MXPA99011463A - Detector de posicion - Google Patents

Abstract

Se proporciona un detector de posición para detectar el movimiento relativo de miembros primero y segundo que se instalan para Su movimiento relativo a lo largo de una trayectoria de medición. Uno de los miembros comprende un generador de campo magnético para generar un campo magnético y el otro miembro comprende conductores primero y segundo que se acoplan inductivamente al generador de campo magnético. La instalación de los conductores primero y segundo y del generador de campo magnético es tal que se generan señales de salida en circuitos receptores primero y segundo, cuya posición varía con el movimiento relativo entre los dos miembros. Además de portar información referente a la posición relativa entre los dos miembros, las señales inducidas en los circuitos de recepción comprenden también información que define la orientación relativa de los dos miembros movibles y mediante el procesamiento adecuado de las señales recibidas puede determinarse también la orientación relativa de los dos miembros. En una forma preferida de la invención, el sistema opera para definir la posición y orientación relativas de los dos miembros movibles en las direcciones primera y segunda a partir de las que puede determinarse la orientación relativa de los dos miembros en un plano que contiene las dos direcciones. Las señales inducidas en los circuitos de recepción pueden procesarse también para dar una indicación del espacio entre los dos circuitos y para proporcionar una indicación de la orientación relativa completa de los dos miembros.

Description

DETECTOR DE POSICIÓN Campo de la Invención La presente invención se refiere en general a detectores de posición. La invención tiene relevancia particular aunque no exclusiva para los codificadores de posición lineales sin contacto y giratorios. La invención se adecúa par icularmente para su uso en sistemas donde el objeto cuya posición se está detectando pueda inclinarse en relación con la dirección de medición. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se han propuesto muchos tipos de codificadores de posición lineales sin contacto y giratorios para generar señales indicativas de la posición de dos miembros rela vamente movibles. Típicamente, uno de los miembros porta una o más bobinas del detector y la otra porta uno o más generadores de campo magnético. Los generadores de campo magnético y las bobinas del detector se instalan tal que la cantidad acoplamiento magnético entre ellos varía como una función de la posición relativa entre los dos miembros. Esto puede lograrse al, por ejemplo, diseñar las bobinas del detector tal que su sensibilidad al campo magnético varíe de una predeterminada a través de la trayectoria de medición. Alternativamente, los generadores de campo magnético pueden diseñarse tal que el campo magnético que generan- yaríe_ de una predeterminada a través de la trayectoria de medición. Un ejemplo de este tipo de codificador de posición es el Inductosyn, que comprende un dispositivo deslizante sin contacto que se instala parra detectar el campo generado por un rastro estacionario, o viceversa. El rastro estacionario comprende un patrón repetitivo de conductores que genera un campo magnético de variación substancialmente sinusoidal en la dirección -de medición cuando se les aplica una corriente. Este campo magnético se detecta por el dispositivo deslizante que se mueve, el cual comprende rastros detectores de sen y eos. La posición de, los dos miembros relativamente movibles se determina entonces a partir de la fase espacial de las señales detectadas por estos dos rastros detectores. El solicitante ha propuesto en su anterior Solicitud Internacional 095/31696, un tipo similar de codificador de posición en el que un miembro porta una bobina de excitación y un número de bobinas del detector y el otro miembro porta un resonador. En operación, la bobina de excitación energiza el resonador que varía sinusoidalmente con la posición relativa entre los dos miembros. Se describe un sistema similar en EP 0182085 que utiliza una pantalla conductiva en lugar del resonador. Sin embargo, el uso de la pantalla conductiva en lugar del resonador tiene _las desventajas que los niveles de señal de salida son mucho más pequeños y que el sistema no puede operarse en un modo de operación de eco de impulsos, en el que un ráfaga coirta de corriente de excitación se aplica al devanado de excitación y entonces, después de que ha terminado la corriente de excitación, detectar y procesar las señales inducidas en las bobinas del detector. Un problema común para todos estos detectores de posición conocidos es que se introduce un error de posición en las mediciones si el miembro movible se inclina en relación con el otro miembro. En algunas aplicaciones, tal como aplicaciones de~ máquina herramienta, es posible restringir físicamente el movimiento de los dos miembros relativamente movibles, por ejemplo, al usar carriles guía o similares. Sin embargo, algunas veces esto no es posible. Por ejemplo, en una tableta digi talizadora X-Y, tal como el descrito en E.U. 4848496, el miembro movible (el lápiz óptico) se mueve mediante un operador humano y su inclinación en relación con la tableta varía considerablemente durante el uso normal . La mayoría de las tabletas digi tal i zadoras que se han propuesto a la fecha emplean un gran número de bobinas del detector y de excitación sobrepuestas pero separadas que se extienden por el área activa de la tableta digital i zadora . El sistema identifica la posición actual del lápiz óptico al detectar la combinación ole bobinas del detector y de excitación, lo que proporciona los niveles de señal de salida más grandes. Algunos sistemas, tal como el descrito en E.U. 4848496 anteriormente mencionado, realiza una in erpolación de tipo cuadrático para intentar determinar más exactamente la posición actual del lápiz óptico. Sin embargo, este tipo de sistema sufre del problema que requiere un gran número de bobinas de excitación, que deben energizarse individuamente, y un gran número de bobinas del detector, que deben monitorearse individualmente para cada bobina de excitación energizada. Por lo tanto, existe un cambio entre el tiempo de respuesta del sistema y la exactitud de la tableta. En particular, para alta exactitud, se requiere un gran número de bobinas del detector y de excitación, sin embargo, conforme aumenta el número de bobinas de excitación y de bobinas del detector, el tiempo de respuesta del sistema disminuye. El número de bobinas del detector y de excitación utilizado en un sistema dado es por lo tanto gobernado por la aplicación requerida . EP-A-0680009 describe un sistema de tableta digi talizadora que se instala también para procesar las señales provenientes de las diferentes bobinas del detector con objeto de determinar la orientación del lápiz óptico en el plano X-Y. SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige al menos para aliviar algunos de estos problemas con los detectores de posición de la técnica anterior y para proporcionar una técnica alternativa para determinar la orientación de, por ejemplo, un lápiz óptico en relación con una tableta digi tal izadora . De acuerdo con un aspecto, la presente invención proporciona un detector de posición que comprende el primer y segundo miembros instalados para su movimiento relativo a través de una trayectoria de medición; comprendiendo el primer miembro un generador de campo magnético para generar un campo magnético; comprendiendo el segundo miembro los primeros y segundos conductores que se acoplan inductivamente al generador de campo magnético, el acople magnético entre el primer conductor y el generador de campo magnético variando con una primera frecuencia espacial y el acople magnético entre el segundo conductor y el generador de campo magnético variando con una segunda frecuencia espacial diferente, como resultado de lo cual, en respuesta a un campo magnético generado "por el generador de campo magnético, se genera una primera señal en un primer circuito de recepción cuya primera señal varía dependiendo de la posición y orientación relativa del primer conductor y del generador de campo magnético y se genera una segunda señal diferente en un segundo circuito de recepción cuya segunda señal varía dependiendo de la posición y orientación relativa del segundo conductor y del generador de campo magnético; y el medio para procesar la primera y segunda _señal.es para determinar la posición y orientación relativa de dos miembros movibles dependiendo de la primera y segunda frecuencias espaciales.

Las diferentes variaciones de frecuencia espacial de las señales de salida se logran preferiblemente al configurar los conductores de una manera predeterminada a través de la trayectoria de medición. En particular, los dos conductores preferiblemente se extienden de una manera variada geométricamente que tiene - dimensiones características diferentes a través de la trayectoria de medición. Esto puede lograrse, por ejemplo, al utilizar devanados que tienen una inclinación diferente a través de la trayectoria de medición. Al utilizar tales devanados, puede obtenerse una medición de posición a través de la trayectoria de medición completa y puede obtenerse una indicación de la inclinación relativa de los dos miembros en la dirección de medición. Este sistema por lo tanto evita la necesidad de tener un gran número de devanados sobrepuestos que se extienden hacia fuera de la trayectoria de medición y por lo tanto no sufre los problemas descritos anteriormente . Al proporcionar un detector de posición similar para detectar la posición y orientación relativa de los dos miembros en una segunda dirección, puede determinarse la orientación relativa en un plano que contiene las dos direcciones. ' Además, al proporcionar dos o más generadores de campo magnético en el primer miembro, la orientación relativa completa de los miembros puede determinarse a partir de las señales suministradas por los dos o más generadores- de campo magnético. Por lo tanto, puede proporcionarse un detector de posición de seis grados completos de libertad para detectar la posición de un objeto sobre un conjunto plano de devanados. El sistema no requiere un conjunto de devanados en dos planos diferentes que se encuentran inclinados a un ángulo el uno al otro. Este detector de posición es por lo tanto apropiado y conveniente para muchas aplicaciones esencialmente juguetes y juegos infantiles y para su uso al controlar un dispositivo apuntador en una computadora personal, donde los devanados se incrustan detrás, por ejemplo, de la pantalla de LCD . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Ahora se describirán modalidades ejemplares con referencia a los dibujos acompañantes en los que : La figura 1 ilustra esquemáticamente un sistema de computadora que tiene una tableta digi tal i zadora X-Y para ingresar datos al sistema de compu ado a ; La figura 2 ilustra esquemáticamente una vista despiezada de la tableta digi tal i zadora mostrada en la figura 1, la que muestra en general dos grupos de devanados que forman parte de la tableta digi tal i zadora y que se utilizan para detectar la posición X-Y de un lápiz óptico en relación con la tableta digi al i zadora ; La figura 3 ilustra esquemáticamente la forma de un lápiz óptico que puede utilizarse con la tableta digi al i zadora X-Y mostrada en la figura 1; La figura 4a ilustra esquemáticamente la forma de un primer devanado periódico que tiene un primer periodo que forma parte de un conjunto de devanados utilizados para detectar la posición X del lápiz óptico en relación con la tableta digital i zadora; La figura 4b ilustra esquemáticamente la forma de un segundo devanado periódico que tiene el mismo periodo que y encontrándose en cuadratura de fase que el devanado mostrado en la figura 4a, que forma parte también del conjunto de devanados utilizados para detectar la posición X del lápiz óptico en relación con la tableta digi tal izadora ,- La figura 4c ilustra esquemáticamente la forma de un tercer devanado periódico que tiene un periodo que es diferente del periodo de los devanados mostrados en las figuras 4a y 4b, y que forma parte también del conjunto de devanados utilizados para detectar la posición X del lápiz óptico en relación con la tableta digi tal i zadora ; La figura 4d ilustra esquemáticamente la forma de un cuarto devanado periódico que tiene el mismo periodo que y encontrándose en cuadratura de fase que el devanado mostrado en la figura 4c, que forma parte también del conjunto de devanados utilizados para detectar la posición X del lápiz óptico en relación con la tableta digi tal i zadora ; La figura 4e es una vista de corte transversal de parte de la tableta digital i zadora X-Y mostrada en la figura 1 ; La figura 5 es una representación esquemática de la circuitería de excitación y procesamiento utilizadas para determinar la posición del lápiz óptico mostrado en la figura 3 en_relación con la tableta digi talizadora X-Y mostrada en la figura 1 ; La figura 6a ilustra la forma de una señal de excitación variable en el tiempo que se aplica a algunos de los devanados mostrados en la figura 4; La figura 6b ilustra una corriente variable en el tiempo que fluye en un resonador que forma parte del lápiz óptico mostrado en la figura 2, cuando la señal de excitación mostrada en la figura 6a se aplica a uno de los devanados mostrados en la figura 4 ; La figura 6c ilustra esquemáticamente la forma de una salida de señal de un mezclador que forma parte de los electrónicos de procesamiento mostrados en la figura 5; La figura 6d ilustra esquemáticamente la forma de un voltaje de salida proveniente de un circuito integrador/muestreador y de retención que forma parte de los electrónicos de procesamiento mostrados en la figura 5; La figura 7a es muestra una sección transversal de parte del devanado mostrado en la figura 4a e ilustra la relación entre la corriente que fluye en el devanado y el campo magnético resultante que se genera; La figura 7b muestra esquemáticamente una representación de vector del modo en que una componente Z del campo magnético mostrado en la figura 7 varía a través de la dirección X de la tableta digi tali zadora X.Y mostrada en la figura 1 y una aproximación correspondiente del modo en que varía esta representación de vector con la posición a través de la dirección X ; La figura 7c muestra esquemáticamente una representación de vector del modo en que varia una componente X del campo magnético mostrado en la figura 7a a través de la dirección X de la tableta digi tal i zadora X-Y mostrada en la figura 1 y una aproximación correspondiente del modo en que varía esta representación de vector con la posición a través de la dirección X; La figura 8 es una vista en perspectiva de una mano del operador al sostener el lápiz óptico mostrado en la figura 2, que ilustra la inclinación del eje longitudinal del lápiz óptico a partir de la dirección vertical; La figura 9 es un diagrama de coordenadas tridimensional que se refiere al eje del lápiz óptico del sistema de coordenadas X, ~Y y Z de la tableta digi tal i zadora mostrada en la figura 1. La figura 10 es un diagrama de coordenadas del plano X-Z que ilustra la proyección del eje del lápiz óptico mostrado en la figura 9 en el plano X-Z; La figura 11 es un diagrama de coordenadas del plano Y-Z que ilustra la proyección del eje del lápiz óptico mostrado en la figura 9 en el plano Y- Z; La figura 12 es una gráfica que ilustra el modo en que dos señales de salida, derivadas por los electrónicos de procesamiento mostrados en la figura 5, varían dependiendo de la posición de X del lápiz óptico en relación con la tableta digi tal izadora e ilustra el error de posición ocasionado por la inclinación del lápiz óptico de la dirección vertical ; La figura 13 es una gráfica cartesiana que muestra los dos valores que puede tomar un ángulo si el ángulo es conocido dos veces; La figura 14 ilustra esquemáticamente la forma de un juego electrónico para un niño; La figura 15 es una representación esquemática de la forma de un carro de juguete utilizado en el juego electrónico mostrado en la figura 14, que ilustra la forma de resonador utilizado para detectar la posición del carro en relación con una tableta digi tal i zadora X-Y que forma parte del juego mostrado en la figura 14; La figura 16 es una vista esquemática de la forma de una combinación de dos resonadores que puede utilizarse en los sistemas digi tal i zadores X-Y descritos con referencia a las figuras 1 y 14, que permite realizar cálculos de posición y cálculos de orientación exactos; La figura 17 ilustra la forma de una combinación de tres resonadores que puede utilizarse para proporcionar información de orientación completa así como la posición de X, Y, y Z de un objeto que porta la combinación del resonador en relación con la tableta digi tal i zadora X-Y mostrada en la figura 1 o 14; La figura 18 ilustra esquemáticamente la forma de un diseño de dos resonadores que puede utilizarse para proporcionar información de orientación completa así como la posición de X, Y y Z de un objeto que porta la combinación del resonador en relación con la tableta digi talizadora X-Y mostrada en la figura 1 o 14; La figura 19 ilustra esquemá icamente la forma de una tableta digi talizadora que tiene un devanado de excitación instalado en la periferia alrededor de un conjunto de devanados de recepción; La figura 20a ilustra esquemáticamente la forma de un devanado que, cuando se encuentra energizado, producirá un campo magnético gue varía sinusoidalmente a través de su largo y que puede utilizarse en una tableta digi talizadora para detectar la posición; La figura 20b ilustra esquemáticamente la forma de un devanado que, cuando se encuentra energizado, producirá un campo magnético que varía linealmente a través de su largo y que puede utilizarse en una tableta digi tal i zadora para detectar la posición; La figura 21 es una vista en perspectiva de un juego de ajedrez electrónico que emplea una tableta digi talizadora X-Y para detectar las ubicaciones de las piezas de juego que forman parte del juego de ajedrez; La figura 22 muestra esquemáticamente un corte transversal de una de las piezas de juego del juego de ajedrez mostrado en la figura 21; La figura 23 es una vista en perspectiva de una computadora personal que tiene un sistema digi tal i zador X-Y ubicado detrás de su pantalla de cristal líquido; La figura 24 ilustra esquemáticamente una vista de corte transversal de la pantalla de la computadora personal mostrada en la figura 23, que ilustra la relación de posición entre los devanados del sistema digi al i zador y la pantalla de cristal liquido ; La figura 25a ilustra la forma de un devanado de periodo sencillo que forma parte de un conjunto de devanados utilizados para detectar la posición del lápiz óptico en relación con la pantalla de LCD mostrada en la figura 23; y La figura 25b ilustra la forma de un segundo devanado de periodo sencillo que tiene el mismo periodo que y encontrándose en cuadratura de fase el devanado mostrado en la figura 25a, que forma parte también del conjunto de devanados utilizados para detectar la posición del lápiz óptico en relación con la pantalla de LCD mostrada en la figura 23. La figura 26 ilustra esquemáticamente la forma de un lápiz óptico utilizada con la computadora personal mostrada en la figura 23; La figura 27 es un diagrama de circuito que ilustra los componentes electrónicos que forman parte del lápiz óptico mostrado en la figura 26; La figura 28a ilustra esquemáticamente un codificador de posición lineal unidimensional. La figura 28b ilustra la forma de un primer devanado periódico que forma parte del codificador de posición ilustrado en la figura 28a; La figura 28c ilustra la forma de un segundo devanado periódico que forma parte del codificador de posición mostrado en la figura 28a que tiene el mismo periodo que pero se encuentra en cuadratura de fase que el devanado mostrado en 28b; La figura 28d ilustra la forma de un tercer devanado que forma parte del codificador de posición mostrado en la figura 28a que tiene un periodo diferente al periodo de los devanados mostrados en las figuras 28b y 28c; La figura 28e ilustra la forma de un cuarto devanado que forma parte del codificador de posición lineal mostrado en la figura 28a que tiene el mismo periodo que pero se encuentra en cuadratura de fase el devanado mostrado en la figura 28d. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La figura 1 muestra esquemáticamente un sistema de computadora 1 que tiene una pantalla 3, una unidad de procesamiento principal 5, un teclado 7, una tableta digi tali zadora X-Y 9 y un lápiz óptico 11. El sistema digi tal i zador X-Y detecta la posición de X-Y actual del lápiz óptico 11 en la tableta 9 y utiliza la posición detectada para controlar la ubicación de un cursor 13 en la pantalla 2. La figura 2 muestra esquemáticamente una vista despiezada de la tableta digitalizadora 9. Como se observa, la tableta digitalizadora comprende un primer grupo de devanados 9-a, un segundo grupo de devanados 9-b y una porción base 9-c para soportar los dos grupos de devanados 9-a y 9-b. El grupo de devanados 9-a se utiliza para determinar la posición de la coordenada X del lápiz óptico 11 y el grupo de devanados 9-b se utiliza para determinar entonces la posición de la coordenada Y del lápiz óptico 11. La figura 3 muestra en más detalle la forma del lápiz óptico 11 mostrado en la figura 1. Como se observa, el lápiz óptico 11 comprende una bobina 15 que se conecta en serie, a través de un conmutador 16, con un capacitor 17 para formar un circuito resonante, generalmente indicado por el número de referencia 18. La bobina 15 se enrolla alrededor de un núcleo de ferrita 19 a fin de que el eje 21 de la bobina 15 coincida con el del lápiz óptico 11. En esta modalidad, el conmutador 16- se cierra cuando la punta 23 del lápiz óptico 11 se presiona contra la superficie superior de la tableta digitalizadora 9 o mediante la activación de un botón de control (no mostrado) en el costado del lápiz óptico. Por lo tanto, en esta modalidad, el lápiz óptico 11 es pasiva por naturaleza ya que no contiene una fuente de energía tal como una batería o s imila . En operación, cuando el conmutador 16 se cierra y cuando se aplica una señal energizadora a un devanado energizador (que forma parte de los grupos de devanados 9-a y 9-b) , el resonador 18 resuena e induce señales en los devanados del detector (que forman parte también de los grupos de devanados 9-a y 9-b) . La instalación del devanado de excitación, los devanados del detector y el resonador 18 es de tal manera que las señales inducidas en los devanados del detector varían dependiendo de la posición de X-Y del resonador 18 en relación con la tableta digi alizadora 9. La posición de X-Y actual del resonador 18 puede determinarse por lo tanto mediante el prooesamiento adecuado de las señales inducidas en los devanados del detector. Además, las señales inducidas en los devanados de recepción varían también con la orientación del lápiz óptico 11 y los devanados se instalan de manera que esta información de orientación pueda determinarse también mediante el procesamiento adecuado de las señales recibidas . Además, en esta modalidad, el resonador 18 se encuentra en una posición fija en relación con la punta 23 del lápiz óptico 11 y por lo tanto, la posición de X-Y de la punta 23 del lápiz óptico puede determinarse de la posición de X-Y del resonador y de la orientación determinada. En esta modalidad, se utilizan cuatro devanados separados para determinar la posición de X del lápiz óptico 11 y se utilizan cuatro devanados separados para determinar la posición de Y. En esta modalidad, los cuatro devanados se utilizan para determinar la posición de Y son los mismos que aquellos utilizados para la posición de X pero girados completamente 90 grados. Se dará ahora una descripción detallada de la forma de los cuatro devanados utilizados para determinar la posición de X con referencia a las figuras 4a a 4d, que ilustran la forma de estos devanados. Como se observa, cada uno de los devanados 31 a 34 se extiende en la dirección de X en la longitud activa completa Lx (que en esta modalidad es 300mm) y en la dirección de Y en la longitud activa completa Ly (que en esta modalidad es 300mm) de la tableta digi alizadora 9. En esta modalidad, los devanados se instalan para suministrar una señal de salida que varía sinusoidalmente con la posición relativa del lápiz óptico y la tableta digitalizadora 8 a través de la trayectoria de medición (el eje X) . Refiriéndose a la figura 4a, el devanado 31 se extiende en la dirección de X y comprende un patrón repetitivo del conductor. Más específicamente, el devanado 31 comprende cinco periodos (31-1 a 31-5) del patrón repetitivo, comprendiendo cada periodo dos lazos de sentido alterno (a y b) . Como se observa en la figura 4a, los lazos a se forman al enrollar el alambre en el sentido de las manecillas del reloj y los lazos b se forman al enrollar el alambre en el sentido contrario a las manecillas del reloj . Ya que los cinco periodos del devanado 31 se extienden sobre una longitud de 300mm, el periodo o separación (?x) del devanado 31 es de 60 mm . Como resultado del sentido alterno de los lazos adyacentes, el devanado 31 es relativamente inmune a la interferencia electromagnética (EMI) y no ocasiona por sí mismo EMI en otros circuitos eléctricos ya que el campo magnético generado por una corriente que fluye en el devanado disminuye aproximadamente 55 dB por separación del devanado (es decir, cada 60mm) . Al hacer la extensión de cada lazo (dx) igual a aproximadamente dos veces el espaciado (d2) entre los lazos adyacentes, la señal de salida varía aproximadamente de manera sinusoidal con la posición relativa entre el lápiz óptico y la _ tableta digitalizadora, con una frecuencia espacial (co) igual a 2p/?1. El devanado 32 mostrado en la figura 4 se forma también por cinco periodos de lazos de sentido alterno a y b y tiene la misma separación ?x que el devanado 31. Sin embargo, según se ilustra mediante la línea punteada 37, los lazos del devanado 32 se desvían a lo largo de la dirección de X por ?1 / 4 , de manera que los devanados 31 y 32 constituyen un par de devanados en cuadratura de fase. Con objeto de que ambos devanados 31 y 32 se extiendan a lo largo de la misma longitud Lx, los lazos 38 y 39 a mano izquierda y derecha del extremo del devanado 32 se enrollan ambos en la misma dirección contraria a las manecillas del reloj pero se extienden en la dirección de X para solamente un cuarto de la separación ?x . Esto mantiene el equilibrio entre el número de y el área cubierta por cad uno de los dos tipos de lazos a y b. El devanado 32 se ha rotado también alrededor del eje X 180 grados en relación con el devanado 31, pero esto no afecta su operación y facilita la fabricación de la tableta digitalizadora 9. Refiriéndose a la figura 4c, el devanado 33 tiene la misma forma general que el devanado 31 excepto que existen seis periodos (33-1 a 33-6) del patrón repetitivo que se extiende a través de la longitud completa Lx . Como con los devanados 31 y 32, cada periodo comprende dos lazos de sentido alterno a y b. Ya que existen más periodos del patrón repetitivo a través de la longitud completa Lx, la separación ?2 del devanado 33 es más pequeña que la separación ?1 del devanado 31, y en esta modalidad ?2 es de 50 mm. Como se observa en la figura 4c, la conexión de salida proveniente del devanado 33 se ubica en la esquina inferior derecha del devanado. Como aquellos expertos en la materia apreciarán, el punto de conexión puede realizarse en cualquier punto a través de la longitud del devanado. La posición del punto de conexión para el devanado 33 se ha escogido con objeto de separarla de los puntos de conexión para los devanados 31 y 32. Como se observa en la Figura 4d, el devanado 34 comprende también seis periodos de lazos de sentido alterno a y b, pero estos se desvían por~ un cuarto de la separación ?2 a través de la dirección de X en relación con aquellos del devanado 33. Por lo tanto, similar a los devanados 31 y 32, los devanados 33 y 34 constituyen un par de devanados en cuadratura de fase. Nuevamente, el devanado 34 se ha rotado alrededor del eje X 180 grados en relación con el devanado 33. Esto es con objeto de facilitar la fabricación de la tableta digitalizadora 9 y con objeto de separar los puntos de conexión para los cuatro devanados 31 a 34. Con objeto de formar el grupo de devanados 9-a utilizados para determinar la posición~de X del lápiz óptico 11, en relación con la tableta digitalizadora 9, los devanados 31 a 34 se sobreponen uno encima de otro. Un conjunto similar de devanados girados 90 grados, se proporcionan y sobreponen encima o bajo los devanados 31 a 34 para formar el grupo de devanados 9-b utilizados para determinar la coordenada de Y del lápiz óptico 11 en relación con la tableta digitalizadora 9. .Por lo tanto, en esta modalidad, la tableta digitalizadora 9 comprende un total de ocho devanados separados . En la descripción restante, el par de devanados de cuadratura 31 y 32 serán referidos como los devanados de sen A y eos A respectivamente y los devanados 33 y 34 serán referidos como los devanados sen B y eos B respectivamente. De manera similar, los devanados correspondientes utilizados para determinar la posición Y se, referirán como los devanados sen C, eos C, sen D y eos D. Existe un número de modos en que pueden fabricarse estos devanados . La mayoría de los sistemas comerciales a la fecha emplean tecnología de serigrafía utilizando tintas conductivas o tecnología de tarjeta de circuito impreso (PCB) . Sin embargo, la técnica de serigrafía sufre la desventaja de que los devanados producidos tienen una resistencia relativamente alta en comparación con aquellos producidos mediante tecnología PCB, dando como resultado ambos en niveles de señal de salida bajos si los devanados utilizados para detectar campos magnéticos, o la necesidad de potencias de transmisión grandes con objeto de generar la intensidad requerida de campo magnético si los devanados ' son para generar campos magnéticos. Aunque los devanados producidos que utilizan tecnología PCB tienen una resistencia menor que aquellos producidos que utilizan tintas de serigrafía, la tecnología PCB sufre un número de desventajas, que incluyen: (1) las técnicas de procesamiento de PCB existentes se basan predominantemente en procesos discontinuos con dimensiones máximas de circuito de aproximadamente 0.6m; (ii) las técnicas de PCB existentes emplean típicamente capas múltiples con conexiones pasantes (vías) que son difíciles de fabricar, especialmente con sistemas de multi devanado tal como aquellos utilizados en la presente modalidad; y (iii) los errores de posición se generan errólas señales de salida debido que los conductores no yacen en una sola capa sino en dos o más capas separadas. De acuerdo con lo anterior, en esta modalidad, los devanados de la tableta digitalizadora 9 se fabrican utilizando tecnología de unión de alambre que puede aliviar algunos de estos problemas . La unión de alambre es una técnica relativamente bien conocida en la técnica de fabricación de tarjeta de circuito impreso. El alambre que se utiliza para formar los devanados tiene típicamente un diámetro de entre 0. lmm a 0.5mm y se hace usualmente a partir de cobre esmaltado de manera que pueda atravesar otros alambres en la misma capa sin hacer cortocircuito. Un tipo adecuado de tecnología de unión de alambre se ha desarrollado por, entre otros, Advanced Interconnect ion of Technology of Islig, Long Island, New York, EUA. La técnica ha existido por al menos 20 años y el principio y estructura general de un aparato adecuado de unión de alambre se describe en, E.U. 4693778, los contenidos que se incorporan en la presente para referencia. La Solicitud Internacional copendiente del solicitante No presentada el 28 de Mayo de 1998 describe el modo en que puede utilizarse una técnica de unión de alambre para fabricar devanados para su uso en detectores de posición. Más específicamente, los devanados se forman al unir un alambre de cobre esmaltado sobre un substrato adecuado en el patrón requerido. En esta modalidad, los ocho devanados de la tableta digitalizadora 9 se forman sobre un substrato separado que se sobrepone luego uno encima del otro para formar una estructura multi capa. Más específicamente, en esta modalidad, la estructura de capa se forma primeramente al enrollar el conducto de alambrado (no mostrado) en el patrón requerido con objeto de formar un primer devanado de los ocho. Este devanado se intercala entonces entre el primer y segundo substratos para atrapar los alambre en su lugar. Otro devanado se crea después utilizando el conducto de alambrado e intercalando después entre el segundo substrato y un tercer substrato. Este proceso se repite entonces hasta que los ocho devanados se han intercalado entre dos substratos. La figura 4e muestra una vista de sección transversal a través del eje X de la tableta digitalizadora 9 mostrada en la figura 1. Como se observa, existen nueve capas de substrato, 45-1 a 45-9 que intercalan los ocho devanados separados 41-l a 41-8. La capa de substrato superior 45-1 actúa también como una capa protectora que puede tener material impreso en la superficie superior dependiendo de la aplicación para la tableta digitalizadora X-Y. Como se observa, en esta modalidad, los devanados para la medición de posición de X se instalan en capas alternas con aquellas para la medición de posición de Y. Con objeto de proporcionar estabilidad mecánica, se proporciona una capa de base 47 hecha de acero. Ya que la capa de base de acero 47 puede interferir con los campos magnéticos producidos por corrientes que fluyen en los devanados de la digitalizadora 41, una capa magn ticamente suave 49 entre la capa base 47 y la última capa de substrato 45-9. La capa magnéticamente suave 47 protege eficazmente los devanados 41 de la capa de base de acero 47 y mejora el rendimiento al proporcionar una trayectoria permeable del flujo magnético para pasar detrás de los devanados. La capa magnéticamente suave puede hacerse, por ejemplo, de plástico o hule que contiene hierro o polvo de ferrita, aunque puede utilizarse cualquier otro material magnéticamente suave. Este material puede formarse por extrusión en tramos largos por, por ejemplo. Anchor Magnets Ltd Sheffield RU, bajo los nombres comerciales Ferrostrip y Ferrosheet, y se adecúa por lo tanto a sistemas de tramos largos. Este material es mínimamente conductivo, de manera que las pérdidas pOor corrientes de fuga se minimizan. G 0 Las ventaj as de la tecnología de unión de alambre incluyen: (i) los devanados tienen resistencia relativamente baja (con un diámetro de alambre de aproximadamente 0.15mm, la resistividad es aproximadamente 1 ohm por metro) ; (ii) puede hacerse una alta densidad de devanado - hasta 6 alambres por mm en dos direcciones ortogonales (con un diámetro de alambre de 0.15 mm) , permitiendo devanados de complejidad mayor y una eficacia de devanado incrementada (ya que pueden utilizarse vueltas múltiples) ; y (iii) pueden utilizarse capas múltiples de alambres y son posibles cruces de alambre en la misma capa. Se dará ahora una descripción más detallada del modo en que se determina la posición del lápiz óptico 11 en relación con la tableta digitalizadora 9. En esta modalidad, la señal de excitación se aplica secuencialmente al devanado sen A dos veces, después dos veces al devanado eos A, después dos veces al devanado sen C y finalmente dos veces al devanado eos C. Se proporciona un periodo corto de tiempo entre la energización de cada "de estos devanados, durante el que las señales recibidas en el devanado sen B , el devanado eos B, el devanado sen D y el devanado eos D se procesan para extraer la posición del lápiz óptico en relación con la tableta digitalizadora 9. Según se describirá con más detalle a continuación, en esta modalidad, además de determinar la posición de X y de Y del lápiz óptico 11 en relación con la tableta digitalizadora 9, las señales recibidas en estos devanados se procesan para determinar un estimado de (i) la altura (z) del lápiz óptico 11 encima de la tableta digitalizadora 9; (ii) el ángulo (a) en el que el lápiz óptico se inclina a partir de la vertical (es decir, a partir del eje Z) ; y (iii) la orientación (?) del lápiz óptico 11 en el plano X-Y. La figura 5 ilustra los electrónicos de procesamiento y excitación utilizados para energizar los devanados de excitación (sen A, eos A, sen C y eos C) y para detectar las señales recibidas provenientes de los devanados de recepción (sen B, eos B, sen D y eos D) . En esta modalidad, primero se energiza el devanado de excitación sen A y se procesa la señal recibida en el devanado de recepción sen B. Después el devanado de excitación sen A se energiza nuevamente y se procesa la señal recibida en el devanado eos B. Se realiza después una secuencia similar de excitación y procesamiento para los devanados de excitación para los devanados de excitación eos A y los devanados de recepción sen B y eos B y para los devanados de excitación sen C y eos C y los devanados de recepción sen D y eos D. Al energizar los devanados de cuadratura de esta manera asegura que el resonador se energiza en todas las posiciones a través del área activa de la tableta digitalizadora 9. Como se observa, la circuitería de excitación y procesamiento comprende un generador de forma de onda digital 55 que genera una señal de excitación apropiada que se amplifica por un amplificador MOSFET 57 y se aplica al devanado de excitación apropiado a través del conmutador 59 y una respectiva línea de salida 50-1 a 50-4. El generador de forma de onda digital 55 se controla mediante un microcontrolador 61 que asegura que la frecuencia de la señal de energización de CA es adecuada para ocasionar que el resonador 18 en el lápiz óptico 11 resuene. El microcontrolador 61 también controla el generador de forma de onda digital y el conmutador 59 a fin de que los devanados sen A, eos A, sen C y eos C se energizen en el momento correcto y en el orden correcto. La figura 6a, muestra la forma de la señal de excitación que se aplica secuencialmente a los cuatro devanados de excitación (sen A, eos A, sen C y eos C) en esta modalidad. Como se observa en la figura 6a, la señal de excitación 52 comprende seis periodos de un voltaje de señal cuadrada cuya frecuencia iguala aquella de la frecuencia de resonancia del resonador 18. En esta modalidad, la frecuencia de resonancia del resonador, ~ por lo tanto aquella de la señal de excitación, es 2MHz, aunque cualquier frecuencia en el rango de lOKHz y 10MHz sería práctica. Cuando se aplica esta señal de excitación 52 a uno de los devanados de excitación, fluye una corriente en el devanado de excitación lo que crea un campo magnético que se acopla con el resonador 18 y ocasiona que resuene. La figura 6b ilustra la forma general de la corriente de resonador 53 como resultado de la señal de energización 52 aplicándose a uno de los devanados de energización. Como se observa, la corriente del resonador se incrementa gradualmente en magnitud desde el momento en que se aplica el voltaje de excitación al devanado de excitación. La corriente del resonador alcanza un valor máximo cuando el voltaje de excitación se remueve del devanado en el tiempo tx y continúa para resonar durante un periodo de tiempo (T) corto después de ello. Como se explicará a continuación, en esta modalidad, la circuitería de procesamiento se instala para procesar las señales recibidas después del tiempo t2, es decir después de que se ha removido la señal de excitación del devanado de excitación. Esto es posible ya que el resonador continúa "sonando" después de que se ha removido la excitación, y tiene la ventaja de que remueve cualquier error ocasionado por el acoplamiento directo entre los devanados de excitación y de recepción . Las señales recibidas provenientes del devanado de recepción (sen B, eos B, sen D y eos D) se alimentan, a través de una línea de entrada respectiva 62-1 a 62-4 y el conmutador 63, hacia un amplificador 65 que amplifica las señales recibidas. Las señales que se reciben provenientes de los devanados de recepción son esencialmente una versión de amplitud modulada de la señal de excitación, en la que la información de posición del lápiz óptico 11 se codifica dentro de la amplitud. Las señales amplificadas se pasan por lo tanto iiacia un mezclador 67 donde se demodulan sincrónicamente al multiplicarlas con una señal que tiene _la misma frecuencia fundamental que la señal de- excitación, que se suministra por el generador de forma de onda 55 a través de la línea 69. Se pueden encontrar má-S detalles de la relación entre la señal de excitación y la señal utilizada para demodular las señales recibidas en la solicitud Internacional anterior del solicitante 095/31696, los contenidos de la misma se incorporan en la presente para referencia. La figura 6c, muestra la forma de la salida de señal 56 por el mezclador 67. Como se observa, la señal de salida del mezclador 56 empieza en el tiempo t2 justo después de que se ha removido la señal de excitación y comprende una componente de CC que contiene la información de posición junto con las componentes de CA de alta frecuencia ncr deseadas . Las componentes de CA se remueven de la señal de salida del mezclador 56 al integrar la señal a través de un número predeterminado de períodos de la señal de excitación (ya que la integral de una señal variada sitras"?iderlmente a través de uno o más periodos es cero) . Esta integración de la señal de salida del mezclador 56 se realiza por el circuito integrador/muestreador y de retención 73 y el periodo de integración se controla mediante el generador de forma de onda digital 55 a través de la línea de control 75. La figura 6d, ilustra la forma de la señal de salida 58 del circuito integrador/muest eador y de retención 73. Como se observa, la señal de salida 58 se incrementa con el tiempo y el valor final (Vout) depende del nivel de CC total de la señal de salida del mezclador 56 durante el periodo de integración. La señal de salida (Vout) del circuito integrador/muestreador y de retención 73 se convierte entonces de una seña análoga a una señal digital por el convertidor 77 análogo a digital y se pasa hacia el microcontrolador 61. Como se mencionó anteriormente, el procedimiento de excitación y procesamiento se repite después para combinaciones de excitación y devanados de recepción diferentes y el microcontrolador 61 utiliza las señales de salida (Vout) provenientes de las diferentes combinaciones para derivar la posición de (X, Y, Z) , la inclinación (a) y la orientación (?) del lápiz óptico 11. Esta información se pasa entonces, a través de la línea 79, hacia la unidad de procesamiento principal 5, mostrada en la figura 1, que utiliza la información para controlar la posición del cursor 13 y otra información desplegada en la pantalla 3. Se describirá ahora el modo en que la posición de X, Y y Z, la inclinación (a) y la orientación (?) del lápiz óptico 11. Sin embargo, con objeto de hacer esto, es necesario comprender la forma del campo magnético creado por la corriente de energización que fluye en los devanados de energización sen A, eos A, sen C y eos C y cómo interactúa ese campo magnético con el resonador 18 en el lápiz óptico 11, para inducir una señal en los devanados de recepción sen B, eos B, sen D y eos D, desde los que se determina esta información de posición. Como apreciarán aquellos expertos en la materia, el campo magnético generado por una corriente que fluye en un devanado se encuentra en función de la forma del devanado y de la señal de excitación que se aplica al devanado, es decir: H devanado í?^ ^ ^ ? = f(j?0RMA, E(t)) < ) De manera similar, la FME inducida en un devanado ubicado en un campo magnético alterno se encuentra en función del campo magnético y en función de la forma del devanado, es decir: FMEdevanado = ( 2 ) Como se mencionó anteriormente, en esta modalidad, la forma de los devanados de la digitalizadora mostrados en la figura 4 se han diseñado a fin de que el campo magnético generado por cada devanado, cuando sea energizado, varíe substancialmente de manera sinusoidal con la posición a través del devanado. El modo en que se logra esto se ilustrará ahora para el devanado sen A 31 mostrado en la figura 4a, con referencia a la figura 7. La figura 7a muestra una sección transversal a través de las líneas S-S de parte del devanado sen A 31 mostrado en la figura 4a y en "particular muestra una sección transversal a través del periodo 31-3 y parte de los periodos 31-2 y 31-4. La figura muestra la situación donde se aplica una corriente constante al devanado sen A 31. Según puede confirmarse al considerar la trayectoria tomada por una corriente que fluye a través del devanado sen A 31, la corriente en los pares de alambres ubicados uno junto al otro, por ejemplo los alambres 81 y 82, fluyen en la misma dirección, ya sea hacia dentro del papel o hacia fuera del papel y la corriente que fluye en un par de alambres adyacentes, tal como los alambres 83 y 84, fluye en la dirección opuesta. Esto se ilustra en la figura 7a al utilizar puntos para representar corrientes que salen del papel y al utilizar cruces para representar las corrientes que llegan al papel. Por lo tanto, el campo magnético creado por cada par de alambres puede determinarse y estos se aproximan por los circuios 85-1 a 85-5. Estos campos magnéticos 85 se combinan uno con otro para crear _un campo magnético resultante que puede dividirse en una componente en la dirección de Z, una componente en la dirección de X y una componente en la dirección de Y. Se considerará ahora cada uno de estos campos magnéticos y en particular con respecto a cómo varían en la dirección de X. La componente de Z se considerará primero. En el punto A, las líneas del campo magnético apuntan horizontalmente hacia la izquierda en la dirección de X y por lo tanto, no existe una componente de Z en el punto A. Esto se representa mediante el punto 86 en el diagrama de vector mostrado en la figura 7b. Sin embargo, al moverse del punto A al punto B, la componente de Z del campo magnético se incrementa en valor a un valor máximo en el punto B. Esto se representa mediante los vectores 88 y 90, que se incrementan en tamaño de punto A al punto B. Continuando este análisis a través de la dirección de X, da como resultado el dibujo de vector completo mostrado en la figura 7b. Bajo este dibujo del vector, existe una aproximación del modo en que la magnitud y dirección de los vectores cambia con la posición a través de la dirección de X. Como se observa, esta aproximación varía de manera sinusoidal con el periodo de la variación sinusoidal que iguala la separación ?17 del devanado sen A 31. Como aquellos expertos en la materia apreciarán, la variación de la componente de Z no será exactamente sinusoidal y como resultado, el campo magnético generado incluirá también armónicas espaciales de orden superior no deseadas. Sin embargo, estas armónicas de orden superior tienen separaciones más cortas, y ya que sus amplitudes disminuyen de manera significativa a una velocidad que es proporcional a su separación, la forma del campo magnético se volverá cada vez más una sinusoidal pura con un hueco creciente entre el resonador 18 y los devanados. Además, las formas del devanado pueden escogerse para eliminar las armónicas más bajas no deseadas, que son las que persisten sobre los huecos más grandes. Por ejemplo, el espaciado entre los pares de alambres vecinos en la figura 7 puede escogerse para eliminar la tercera armónica espacial. Al eliminar estas armónicas espaciales, la forma del campo magnético se aproxima muy estrechamente a una sinusoidal en huecos pequeños uniformes. Un análisis similar de la componente de x horizontal del campo magnético da como resultado el diagrama de vector ilustrado en la figura 7c, el que, como se observa, se aproxima también a una función que varía sinusoidalmente con X, que tiene un periodo igual a la separación ?x del devanado sen a 31 pero que se encuentra 90 grados fuera de fase con la componente de Z. Puede realizarse un análisis similar para la variación de la componente de Y del campo magnético en la dirección de X- Sin embargo, ya que los alambres son paralelos a la dirección de Y, solamente producen componentes de campo magnético en las direcciones de X" y de Z. Como resultado, la componente de Y del campo magnético es esencialmente cero, excepto en los extremos de las bobinas en la dirección de Y, donde los alambres paralelos a la dirección de Y se unen mediante alambres paralelos a la dirección de X. Estos últimos alambres producen campos magnéticos con componentes en la dirección- _ de ^ , pero disminuyen de manera significativa rápidamente con el hueco entre el lápiz óptico y los devanados. Como aquellos expertos en la ~ materia apreciarán, la magnitud del campo magnético generado por la excitación del devanado sen A disminuye con la distancia del devanado en la dirección de Z. Puede mostrarse que está disminución en el campo magnético puede aproximarse mediante una función exponencial, con la velocidad de disminución siendo aproximadamente inversamente proporcional a la separación ?1 del devanado sen A, a fin de que entre mayor sea la separación más baja será la velocidad de disminución. A partir del análisis anterior, un "factor de forma" para el devanado sen A 31 puede definirse como sigue : (3) (x, y,z)= <r "'AZ'[-cos^ + x),O,sen(coAx + x [ donde ?A=2p/?x y fx es una constante del sistema cuyo valor depende de la posición del punto de referencia utilizado como origen para las mediciones de posición (X, Y, Z) . Ya que el devanado eos A 32 ^¿^¿^ ßl deVanad° sen A 31 pero desviado por ?1/4 en la dirección de X, un factor de forma similar para el devanado eos A 32 puede definirse como sigue: (4) Expresiones similares pueden derivarse para los factores de forma para los devanados sen b y eos B 33 y 34, observando que la frecuencia espacial (?) será ya que la separación ?2 de los devanados sen B y eos B es diferente de aquella de los devanados sen A y eos A 31 y 32. Los factores de forma para los devanados sen c, eos C, sen D y eos D pueden obtenerse a través de un análisis similar, observando que para estos devanados, la componente de X del campo magnético es esencialmente cero a distancia de los extremos de los alambres en la dirección de X, ya que los alambres a distancia de estos extremos son paralelos a la dirección de X. Consecuentemente, cuando se aplica la señal de excitación mostrada en la figura 6a al devanado sen A, se genera el siguiente campo magnético alrededor de la tableta digitalizadora 9: H A(x,y,z,? = Ssen A(x,y,z)- f(E(?) (5) Según se mencionó anteriormente, la señal de excitación E(t) es un voltaje de onda cuadrada que comprende una componente fundamental, que tiene una frecuencia que se iguala a la frecuencia de resonancia del resonador 18 y componentes de orden superior. Debido a la naturaleza exacta de la variación del tiempo de la señal de excitación no es crítica para el siguiente análisis, se omitirá una descripción más detallada de la señal de excitación. El campo magnético generado se acopla con el resonador 18 y hace que resuene. La corriente que se hace fluir en el resonador mediante el campo magnético generado es proporcional a la componente del campo magnético generado alrededor del eje 21 del resonador 18. Durante su uso normal, según se ilustra en la figura 8, el usuario mantendrá el lápiz óptico 11 como una pluma, dando como resultado el eje 21 del resonador 18 inclinándose desde la vertical mediante algún ángulo conocido (a) . La figura 9, muestra una gráfica cartesiana tridimensional con el origen ubicado al centro del resonador y con el eje del resonador apuntando en la dirección del vector de unidad r (dx, dy, dz) . Como se observa en la figura 9, el vector de unidad r se inclina desde la vertical mediante el ángulo a y se gira a través de un ángulo ? desde el eje X. El ángulo ? representa una medición de la orientación del lápiz óptico 11 en el plano X-Y. Por lo tanto, la corriente del resonador puede expresarse mediante : I^? = e ?AZ [- cos(^ + fx ) • dx + 0 • dy + sen(^ + x) • dz] • ' (E( )) ( ß > dx ~ r eos é'sen c = rx sen x ( i ) dy = r sen <?sen a = ry sen ay (8) dz - reos a = r x, eos a xr = r y eos a yv (9) donde, según se ilustra en las figuras 10 y 11, rx y ry son las proyecciones del vector de unidad en los planos X-Y y Y-Z respectivamente y donde ax y ay son los ángulos respectivos entre esos vectores proyectados y el eje Z. Esta corriente del resonador crea un campo magnético del resonador en la dirección del eje del resonador 21 que a su vez induce una FME en los devanados sen B y eos B 33 y 34. Este campo magnético del resonador inducirá también una señal en los otros devanados, sin embargo, esas otras señales no se utilizan en los cálculos subsiguientes y por lo tanto se ignorarán. Como resultado de la naturaleza recíproca del acoplamiento magnético entre los devanados de la tableta digitalizadora 9 y el resonador 18, la FME inducida en la bobina sen B tendrá la siguiente forma : + x)-dx + 0-dy + Cos{?Bx + x)-DZ]-f(r-sA) (10) la que, después de de odularse por el mezclador 67 integrada por el circuito integrador/muestreador y de retención 73 y simplificada tiene la siguiente forma : SASB = Ar2xe-? z[sen(?Ax + fx- ax)- &eo(?Bx + fx-ax)] {11) donde SASB es la señal de salida Vout anteriormente mencionada cuando se energiza el devanado sen A y cuando se procesa la señal inducida en el devanado sen B, donde ?£x= ?A + ?B y cuando A es una constante de acoplamiento conocida de antemano. De manera similar, la señal inducida en el devanado eos A al energizar el devanado sen A tendrá la siguiente forma : SACB = Ar2xe'("z'z[sen(?Ax + fx- ax)• cos(?Bx + {12) Expresiones similares pueden derivarse para las señales inducidas en los devanados sen B y eos B cuando se energiza el devanado eos B y éstas se dan por : (13) CASB = Ar2xe ^[cos^x + fx- ax)-sen{?Bx + fx - ax)] (14) CACB = Ar2xe'?z'z[cos(?Ax + fx-ax)- cos(¿y5 + fx- cex)] En esta modalidad, las señales dadas en la ecuación 11 a 14 se combinan mediante el microcontrolador 61 para formar las siguientes señales de suma y diferencia: Sx = SACB + CASB + 2fx - 2 x] (15) C = CACB - CACB = Ar e-"** cos^ + 2fx - 2 x] (16) S = SACB - CASB = Ar;e-^z sen^x] ( 1 7 ) C* = CACB + SASB -= Ary * cos x] { l a ) que se derivan utilizando las expansiones bien conocidas de sen (A+B) y de eos (A+B) en términos de sen A, sen B, eos A y eos B. Al tomar el arco tangente del radio de estos componentes puede determinarse una fase de medición de- posición burda y una fase de medición de posición fina en- la posición de la coordenada de X del lápiz óptico 11. Más específicamente, la fase de medición de posición burda se determina al tomar la tangente inversa del cuadrante cuatro de las señales de diferencia sen y eos utilizando la siguiente ecuación: y la fase de medición de posición fina se determina al tomar la tangente inversa del cuadrante cuatro del radio de las señales de suma sen y eos utilizando la siguiente ecuación: ( 2 0 ) + 2f? - 2ax donde NA y NB son el número de períodos de los devanados sen A y eos B respectivamente a través del tramo activo Lx de la tableta digitalizadora 9. Como puede observarse a partir de las ecuaciones 19 y 20, la inclinación (a) del lápiz óptico 11 ha introducido un error de posición (2ax) en la fase de medición de posición fina dada en la ecuación 20. Sin embargo, no afecta la fase de medición de posición burda. Un procesamiento similar de las señales recibidas provenientes de los devanados sen D y eos D cuando se energizan los devanados sen C y eos C da como resultado las siguientes expresiones para las fases de medición de posición burda y fina de la posición de y del lápiz óptico 11 en relación con la tableta digitalizadora 9: L„ ( 2 2 ) arctan2{syt, cfj = ??y y + 2fy - 2ay = 2 ^c + ^)j + 2fy + 2ay la figura 12 ilustra el modo en que las fases de medición de posición burda y fina para la posición de x varían con la posición a través del tramo activo Lx d-e la tableta digi alizadora 9. Como se observa, la fase de medición de posición burda 100 varía linealmente entre -p y p a través del tramo activo completo Lx de la tableta digitalizadora 9. Esta medición da por lo tanto una medición inequívoca de la posición de JX a través del tramo completo Lx . Esto es porque NA-NB= 1. La fase de medición de posición fina 102 varía también linealmente entre -p y p. Sin embargo, la fase de medición de posición fina oscila entre -p y p once veces a través del tramo Lx . Esto es porque NA+NB= 11. Ya que la fase de medición de posición fina contiene un error de posición ? ocasionado por la inclinación del resonador 18 no es posible recuperar la medición de posición fina. Sin embargo, ya que la fase de medición de posición burda se deriva de una señal de diferencia, el efecto de la inclinación en las señales detectadas se anula. Por lo tanto, la medición de posición burda puede utilizarse siempre para determinar la posición actual del lápiz óptico 11 en relación con la tableta digitalizadora 9 , independientemente de su inclinación. En esta modalidad, las mediciones de posición burdas para las posiciones de X y de Y, son entradas en las ecuaciones respectivas 20 y 22 juntamente con las constantes conocidas fx y fy para dar estimados de 2ax y 2ay. Dado 2ax y 2ay, existen dos posibles valores para ax y ay que difieren por 180 grados. Esto se ilustra en la figura 13 que muestra que el ángulo 2ax entre el eje Z y la línea 105 puede obtenerse si ax es igual al ángulo entre el eje Z y la línea 107 o al ángulo entre el eje Z y la línea 109. Sin embargo, si se limita el rango de inclinación a -p/2 y p/2, entonces puede determinarse un estimado del valor x y ay, a partir del que puede determinarse la inclinación a del eje del resonador 21 del eje Z juntamente con la orientación ? del lápiz óptico 11 en el plano X-Y, a partir de las siguientes ecuaciones: — tan tan (23) ? = ardan La altura Z del lápiz óptico 11 de la tableta digitalizadora 9 puede entonces obtenerse a partir de las amplitudes de las señales combinadas dadas en las ecuaciones 15 a 18 y en particular a partir de los dos siguientes términos de amplitud: Arle "» ( 2 5 ) " ~ (2 6 ) 4 - = fe 1 + (S; )2 = = (c )2 + fe )2 = Arle "» ambas varían con la altura (Z) del lápiz óptico 11 por encima de la tableta digitalizadora 9 y, en cierta medida, con la inclinación y orientación (debido a rx2 y ry2) del lápiz óptico 11. Sin embargo, ya que a y ? se han estimado a partir de las ecuaciones 23 y 24, el valor de rx2 y ry2 puede determinarse utilizando las ecuaciones 7 a 9 y .por lo tanto la altura Z del lápiz óptico 11 por encima de la tableta digitalizadora 9 puede determinarse a partir de estas amplitudes. Para resumir, en esta modalidad, con un ángulo de inclinación desconocido entre el lápiz óptico y el eje Z, se ha obtenido una medición de posición burda que no se afecta por la inclinación, a partir de la que se han determinado un estimado del (i) ángulo de inclinación (a) y la orientación (?) del lápiz óptico; y (ii) un estimado de la altura por encima de la tableta digitalizadora. Sin embargo, no se ha obtenido una medición de posición fina de la posición actual del lápiz óptico porque se encuentra corrompida con un error de posición ocasionado por la inclinación. La figura 14 ilustra la forma de una segunda modalidad en la que es conocido el ángulo de inclinación del eje del resonador en relación con el eje Z. En particular, la figura 14 ilustra esquemáticamente un juego electrónico que tiene una tableta digitalizadora 9 (que es la misma que la utilizada en la primera modalidad) , una pantalla 3 y un juguete infantil 111 que se encuentra libremente movible a través de la superficie de la tableta digitalizadora 9. Como se observa en la figura 15, el carro de juguete 111 aloja un resonador 18 cuyo eje se inclina mediante un ángulo a conocido a partir del eje Z. En el supuesto de que el carro no se extrae de la superficie de la tableta digitalizadora 9, el ángulo entre el eje 21 del resonador 18 y el eje Z se fijará en el valor de a. Ya que el ángulo de inclinación a es conocido en esta modalidad, la orientación (?) del carro 111 en el plano X-Y puede determinarse a partir del radio de las amplitudes definido por las ecuaciones 25 y 26 (en el supuesto que ??x es igual a ??y) t es decir a part ir de : dí 2 ++ rdll2 r y + z sen2 ^ sen2 +cos2 ¿¡r En particular, puede determinarse el valor de sen2? o cos2? ya que a es conocida. Sin embargo, conocer solamente sen2? o cos2? permite para los cuatro posibles valores de ?, uno en cada cuadrante. El mejor modo de determinar el valor correcto de ? es: (a) calcular x y ay a partir de las ecuaciones 23 y 24 para cada posible valor de ? ; después (b) utilizar estos valores de ax y ay para estimar la posición fina de X y de Y del carro de juguete 111 a partir de las ecuaciones 20 y 22; y finalmente (c) identificar cuál valor de ? da la discrepancia más pequeña entre la posición fina estimada y la posición burda medida obtenida a partir de las ecuaciones 19 y 21. La orientación ? que da la discrepancia más pequeña se utiliza entonces con objeto de desplegar una escena apropiada que debe observarse desde el carro de juguete 11 en su posición y orientación actual. Sin embargo, debe observarse, que el método previamente citado no es el modo más robusto de determinar la orientación (?) del carro de juguete 111, ya que los errores en la medición de posición burda pueden afectar el modo en que se interpreta la medición de posición fina y puede dar como resultado errores en la elección del ángulo de orientación ?. Este problema puede superarse al proporcionar dos resonadores separados pero co±ncídentes (es decir, que tienen el mismo punto de centro) en el carro de juguete 111, cada uno operando en una frecuencia diferente a fin de que puedan interrogarse separadamente, con un resonador no inclinado y el segundo resonador inclinado en algún ángulo conocido en relación con el otro. La figura 16 ilustra tal combinación de resonadores. Como se observa, ambos resonadores 18-1 y 18-2 tienen el mismo punto de centro 121 pero el eje 21-2 del resonador 18-2 se inclina mediante un ángulo a conocido a partir del eje 21-1 del resonador 18-1. En la práctica el resonador 18-2 puede formarse por dos series de bobinas conectadas y un capacitor, con una bobina que tiene el mismo eje que la bobina utilizada en el resonador en el resonador no inclinado 18-1, y con el otro que tiene su eje ortogonal al otro. Cuando se utiliza el carro de juguete 111 de las figuras 14 y 15, si el .eje 21-1 del resonador 18-1 se instala para apuntar en la dirección de Z, entonces ax y ay para el resonador 18-1 serán cero. Por lo tanto, ambas fases de medición de posición burda y fina, que se obtienen al energizar el resonador 18-1, pueden utilizarse para determinar la posición X y Y del punto de centro 121 (y por lo tanto del carro de juguete 111) en relación con la tableta digitalizadora 9. Además, ya que los resonadores son coincidentes, sus posiciones son las mismas. Consecuentemente, las mediciones de posición fina obtenidas a partir de las señales provenientes del resonador no inclinado 18-1, pueden utilizarse para determinar ax y ay, para el resonador inclinado 18-2, utilizando las ecuaciones 20 y 22. Estos valores de ax y ay junto con el ángulo a conocido y las mediciones de amplitud definidas por las ecuaciones 25 y 26 pueden entonces utilizarse para calcular la orientación ? del carro de juguete 111. Por lo tanto, al emplear dos resonadores coincidentes 18-1 y 18-2, que pueden interrogarse separadamente, es posible recuperar la medición de posición fina de la orientación del carro de juguete 111 en el plano X-Y de la tableta digitalizadora 9. En las modalidades anteriores, se ha descrito una técnica para determinar las posiciones de X, Y y Z de un resonador o un par de resonadores y para determinar la orientación (?) del resonador en el plano X-Y, y por lo tanto la posición y orientación de un objeto, tal como un lápiz óptico o un juguete infantil, que porta (n) el (los) resonador (es ) . Sin embargo, en las modalidades anteriores, se ha asumido que la única rotación que el resonador es caparzr de realizar se encuentra en el plano X-Y. Sin embargo, son posibles otras rotaciones del (los) resonador ( es ) , por ejemplo, alrededor del eje X, que conduciría a un cálculo erróneo de la posición u orientación del resonador en el plano X-Y. Esto es porque el sistema carece de información suficiente para determinar tanto la posición como la orientación fina de los resonadores a partir de las mediciones de fase finas. En particular, a partir de las mediciones de fase finas existen solamente tres cantidades independientes, porque el ángulo entre los dos ejes del resonador se fija, mientras que la determinación de la posición y de la orientación fina requiere la determinación de cinco cantidades. LA única fuente posible de información extra son las cuatro mediciones de amplitud, pero como se mencionó previamente, estas no son cantidades robustas y utilizarlas para determinar la posición y la orientación fina comprometería la exactitud del sistema. (Observe que las mediciones de posición burdas de los dos resonadores son idénticas y dan solamente la posición burda de ambos resonadores - en las direcciones de X y Y y estas no proporcionan información extra) . Además, la orientación de solo dos resonadores no puede determinarse únicamente por el sistema. Esto es porque el sistema no puede distinguir entre un resonador y el mismo resonador con su eje inverso, que puede lograrse al girarlos 180 grados alrededor de un eje que es mutuamente perpendicular a ambos de sus ejes. Por lo tanto, en las modalidades anteriores, no es posible determinar la orientación completa de un objeto que porta los resonadores . Se describirá ahora una modalidad en la que se determinará la orientación completa del objeto que porta los resonadores. En esta modalidad, esto se logra al utilizar tres resonadores coincidentes, cada uno operando en una frecuencia diferente a fin de que puedan interrogarse independientemente y con el eje de cada resonador inclinándose en relación con los otros dos. Se ilustra una combinación del resonador adecuada en la figura 17. Como se observa, la combinación del resonador comprende tres resonadores 18-1, 18-2 y 18-3, con los respectivos ejes del resonador 21-1, 21-1 y 21-3 inclinándose en relación con los otros dos mediante algunos ángulos conocidos. Con objeto de evitar una posible ambigüedad con los resonadores, existen dos configuraciones que deben evitarse. En particular, dos de los ejes del resonador 21-1, 21-2 y 21-3 no deben de yacer en el mismo plano, ya que estas combinaciones del resonador, existen una o más orientaciones que no pueden distinguirse. Por ejemplo, si dos de los ejes se encuentran perpendiculares al tercero, entonces una rotación de 180 grados alrededor del tercer eje invierte la dirección de los otros dos ejes y estas dos orientaciones no pueden distinguirse. De manera similar, si los tres ejes yacen en el mismo plano, entonces una rotación de 180 grados alrededor de la línea que es perpendicular a ese plano y que pasa a través del centro de los resonadores, invierte los tres ejes y nuevamente las dos orientaciones no pueden distinguirse. Según se describió anteriormente, cada resonador 18 produce una medición de posición burda en las direcciones de X y de Y (definidas por las ecuaciones 19 y 21) una medición de posición fina de las direcciones de X y de Y (definidas por las ecuaciones 20 y 22) y dos mediciones de amplitud (definidas por las ecuaciones y 26) . Ya que la medición de posición depende solamente de las coordenadas de X y de Y del resonador y ya que los tres resonadores son coincidentes, los tres resonadores 18-1, 18-2 y 18-3 darán por lo tanto la misma medición de posición burda. Las mediciones de amplitud dependen en su mayor parte de Z, y en cierta medida de la orientación del eje del resonador con respecto al eje Z. Sin embargo, esta no es una fuente robusta de información para la orientación del resonador, y así también en esta modalidad, las amplitudes de los tres resonadores se utilizan solo para dar información acerca de la altura (z) de los resonadores por encima de la tableta digitalizadora 9. La medición de posición fina de X y de Y de la combinación del resonador tiene que determinarse todavía junto con tres parámetros que definen la orientación completa de la combinación del resonador. Se describirá ahora una técnica para determinar estas mediciones. Si los ángulos de inclinación de los tres resonadores 18-1, 18-2 y 18-3 son ax y ay, ßx y ßy, ?x y ?y respectivamente, entonces dadas las estimaciones para X y para Y (proporcionadas por las mediciones de posición burdas definidas por las ecuaciones 19 y 21) estimaciones para 2ax y 2ay, 2ßx y 2ßy, 2?x y 2?y pueden calcularse a partir de las mediciones de posición finas. Si el eje de uno de los resonadores 18 se encuentra en la dirección del vector de uni dad u ( dx , dy , d z ) , entonces dx = dz tan (? ( 2 8 ) dy = dz tan ¿ y ya que u es un vector de unidad, dx2 + dy2 + dz2 = 1, el vector de unidad u puede por lo tanto definirse como sigue Por lo tanto, dadas las estimaciones para los valores de X y de Y (a partir de las mediciones de posición burdas) , pueden calcularse los vectores de unidad (u, v y w) para los tres ejes del resonador 21-1, 21-2 y 21-3. Ya que existen dos direcciones posibles para cada uno de u, v y w, esto da como resultado ocho posibles combinaciones de ángulos entre los ejes del resonador que son conocidos de antemano. Esto puede hacerse utilizando un algoritmo de minimización estándar. Por ejemplo, si a, b y c son los vectores de unidad en la dirección de los ejes de la combinación del resonador no rotado, entonces la cantidad: ^= (u -v-a -bf + (v- w-b -cf +{wu -c -af <3°) puede calcularse para cada una de las ocho posibles combinaciones de u, v, y w, y las estimaciones para X y para Y pueden variarse para minimizar ?2. Los valores de X y de Y que minimizan ?2 son las mejores estimaciones para la posición del resonador, y la elección de u, v y w que da este valor mínimo especifica la orientación de la combinación del resonador. Aunque puede ser no aparente de la ecuación 30, el uso de un terceto del resonador que no forma unas de las dos configuraciones ambiguas previamente descritas garantiza que v se minimizará para solamente una elección de u, v y w. Es posible que existirán valores de x y de Y más que las coordenadas del resonador para las que ?2 alcanza un mínimo local, pero empezando el algoritmo de minimización con las estimaciones de x y de Y derivadas de las mediciones de posición burdas asegura que estos mínimos locales se evitan. Una combinación del resonador alterna que puede proporcionar información de orientación completa se ilustra en la figura 18. Como se observa, esta combinación del resonador comprende un par de resonadores separados por una distancia fija (conocida) . En este caso, para la orientación de la combinación a ser inequívoca, los ejes 21-5 y 21-6 de los dos resonadores 18-5 y 18-6 no debe ser paralela o perpendicular a la línea 131 que une sus puntos de centro 133 y 135. Si no se cumple esta condición, entonces existe una rotación alrededor de la línea 131 que conserva o invierte ambos ejes, y estas dos orientaciones no pueden distinguirse. Además, las señales generadas en los devanados del detector de cada uno de los dos resonadores 18-5 y 18-6 debe ser distinguible una de otra. Esto se logra muy fácilmente al utilizar resonadores que tienen diferentes frecuencias de resonancia. Como con el terceto del resonador descrito con referencia a la figura 17, la posición de X y de Y de la combinación puede calcularse a partir de la medición de posición burda de cualquier resonador (o como un promedio de sus posiciones de Xr y de Y burdas) utilizando las ecuaciones 19 y 20. De manera similar, la posición de Z de la combinación del resonador puede calcularse a partir de las mediciones de amplitud de cada resonador (o nuevamente a partir de un promedio apropiado de las amplitudes de las señales provenientes de los dos resonadores) . Esto deja la medición de la posición de X y de Y fina y la orientación de la combinación para determinarse. Con objeto de hacer esto, debe extraerse más información de las mediciones de posición burdas. Por ejemplo, ya que las mediciones de posición burdas indican las posiciones de X y de Y de los dos resonadores 18-5 y 18-6, la diferencia entre las posiciones burdas indicará -pror~ lo tanto la dirección de la línea 131 en el plano X-Y, es decir la orientación ? de la combinación del resonador. Además, ya que la distancia entre los centros 133 y 135 de los resonadores 18-5 y 18-6" es conocida, existen solamente dos posibles direcciones para la línea 131, dependiendo de qué resonador 18-5 o 18-6 es superior. Por lo tanto, el comparar los valores de amplitud de los dos resonadores determina qué resonador es superior, y por lo tanto determina la dirección de la línea 131. Esto define por lo tanto la orientación general de la combinación del resonador, excepto para la rotación alrededor de la línea 131. Como en el caso del terceto del resonador, esta última rotación y la medición de posición fina de la posición de- x y de Y puede determinarse utilizando una técnica de minimización estándar . Como será aparente para aquellos expertos en la materia, el uso de una combinación de dos resonadores es ventajosa sobre una combinación de tres resonadores en un sistema en el que una pluralidad de diferentes objetos se rastrea en relación con la tableta digitalizadora y especialmente si el ancho de banda de la frecuencia de operación es limitado. Sin embargo, esta modalidad de dos resonadores sufre el problema de que la derivación de los parámetros de posición fina involucran el uso de las mediciones de posición burdas y mediciones de amplitud, que pueden comprometer la exactitud general del sistema. Se describirá ahora un número de modificaciones que pueden hacerse a los sistemas digi tal izadores anteriores junto con un número de aplicaciones alternas. En las modalidades anteriores, los devanados periódicos que tienen un primer periodo se utilizaron para excitar el resonador y los devanados periódicos que tienen un segundo periodo diferente se utilizaron para recibir la señal generada por el resonador. La figura 19 ilustra esquemáticamente la forma de una tableta digitalizadora 9 que comprende los mismos devanados (indicados generalmente por el número de referencia 1 G ) que las tabletas digi t al i zadoras de las figuras l a 14, junto con un devanado de excitación separado 151 instalado alrededor de la periferia de los devanados 161. Como se observa, en esta modalidad, el devanado de excitación 151 se enrolla dos veces alrededor de los otros devanados 161. La operación general de esta modalidad es similar a las modalidades anteriores. En particular, en esta modalidad, una señal de excitación se aplica al devanado 151 que energiza un resonador ubicado dentro del lápiz óptico 11 y hace que resuenen, lo que a su vez induce señale en cada uno de los devanados 161. En esta modalidad, se utilizan las señales inducidas en los ocho devanados. Puede observarse que, después de la demodulación, las señales inducidas en los cuatro devanados utilizados para determinar la posición de X (es decir los devanados sen A, eos A, sen b y eos B) tienen la siguiente forma: (31) C? = A?e-^zr? cos(?Ax + fx - ax) < 3 2 > (33) SB = A0e~(O"zrx sen(?Bx + fx - ax) (34) CB = A0e~?aZrx cos(¿yBx + fx - ax) Donde A0 es un factor de acoplamiento entre el devanado de transmisión 151 y el resonador. El tomar el arco tangente del radio de estas señales proporciona una medición de ?Ax+fx-ax y ?Bx+fx-ax. Se proporcionan también mediciones similares por los devanados sen C, eos c, sen D y eos D para su uso al determinar la posición de Y. El tomar la suma y la diferencia de los arcos tangentes para cada una de las señales de dirección X y Y produce las mediciones de posición burdas y las mediciones de posición finas definidas por las ecuaciones 19 a 22, como antes. La posición X y Y y la orientación del resonador puede por lo tanto derivarse de la misma manera que antes. Sin embargo, en esta modalidad, la' amplitud general de las señales inducida en los ocho devanados de recepción depende del factor de acoplamiento AQ entre el devanado de transmisión 151 y el resonador, que es una función de la posición y orientación del resonador. Sin embargo, ya que se han calculado la orientación y la posición de X y de Y del resonador, estas pueden combinarse con los valores de amplitud y el patrón de campo conocido proveniente del devanado de transmisión periférico 151 para determinar la altura (Z) del resonador por encima de la tableta digitalizadora 11. Para un simple devanado de transmisión tal como el mostrado en la figura 19, el patrón de campo magnético generado producido al energizar el devanado de transmisión es esencialmente uniforme a través de la región de operación, a fin de que A0 dependa solamente de la orientación del resonador, simplificando así la determinación de Z. En las modalidades anteriores, los devanados utilizados para detectar la señal generada por el resonador energizado comprenden una pluralidad de lazos conductivos del detector alternos. Como se discutió anteriormente, este tipo de devanado es ventajoso porque es relativamente inmune a la interferencia electromagnética y no ocasiona por sí mismo demasiada interferencia a otros circuitos electrónicos. Sin embargo, el uso de tales devanados no es esencial. Lo que es importante es que el devanado genera un campo magnético que varía en una manera predeterminada, preferentemente sinusoidalmente . La figura 20a ilustra la forma en que puede utilizarse un devanado alternativo. El devanado periódico 171 comprende diez periodos de circunvoluciones alternas. Al considerar el campo magnético generado por una corriente que fluye en el devanado 171, puede observarse que ambas componentes en Z y en X del campo magnético generado por este devanado, cuando se encuentra energizado, varía sinusoidalmente de manera similar a la del campo magnético generado por los devanados mostrados en la figura 4. Por lo tanto, el devanado puede utilizarse en lugar de uno de los devanados mostrados en la figura 4, pero es más probablemente para formar uno de un conjunto de devanados similares. Sin embargo, no se prefiere el uso del devanado 171 porque la interferencia electromagnética de fondo se acoplará en el devanado y producirá errores en las señales de salida. La figura 20b ilustra la forma de otro devanado alterno 172 que puede utilizarse. Como se observa el devanado 172 se forma generalmente de lazos de forma triangular que se estrechan en sus extremos hacia el punto de cruce central . La forma de este devanado se instala a fin de que la señal de salida varía aproximadamente de manera lineal en la dirección de medición (es decir, en la dirección de X) con la posición y orientación del lápiz óptico. Al considerar las señales de salida provenientes de este devanado y la salida proveniente de, por ejemplo, otro devanado similar que tiene una velocidad diferente de estrechamiento de los lazos, puede determinarse la posición y la orientación. Con objeto de poder determinar la orientación del lápiz óptico en esta modalidad, se requeriría otro devanado similar que tiene por ejemplo, una variación progresiva diferente a fin de que las señales de cada uno varíen de una manera lineal diferente . En las modalidades anteriores, se proporcionaron una o más modalidades en el lápiz óptico o en el carro de juguete. Los resonadores utilizados comprendieron una bobina inductora y un capacitor. Pueden utilizarse otras formas de resonador, tal como resonadores magnetores trictivos , resonadores cerámicos o cualquier combinación de estos. El uso del resonador se prefiere en la mayoría de aplicaciones porque el lápiz óptico y el carro de juguete pueden ser pasivos y las señales de salida generadas por, por ejemplo, pantallas consecutivas o bobinas de corto circuito. Además, los resonadores permiten el uso de una técnica de interrogación de eco de impulsos, como la descrita anteriormente que reduce la interferencia ocasionada por el acoplamiento directo entre el devanado de excitación y los devanados de recepción. Sin embargo, incluso si las señales en los devanados de recepción se procesan al mismo tiempo que se excita el devanado de excitación, la señal proveniente del resonador puede distinguirse de la señal proveniente del devanado de excitación porque se encuentran 90 grados fuera de fase. La misma no es el caso con una pantalla conductiva o una bobina de corto circuito. Sin embargo, n sistema que utiliza pantallas conductivas o bobinas de corto circuito podría, en teoría, utilizarse. Sin embargo, en tales modalidades, puede ser difícil derivar la información de orientación completa, ya que es difícil diseñar diferentes combinaciones de bobina de corto circuito y combinaciones de pantalla conductiva lo que producirá señales distinguibles de cada una . Una posibilidad alternativa en vez de un resonador es el uso de una o más bobinas energizadas. Las bobinas pueden energizarse mediante una batería ubicada dentro de, por ejemplo, el lápiz óptico. En tal modalidad, el lápiz óptico podría comprender un oscilador local para generar una señal de conducción para aplicación en la bobina. Donde se proporciona más de una bobina, un generador de forma de onda podría requerirse para generar las diferentes señales de conducción para las diferentes bobinas, a fin de que puedan distinguirse las señales inducidas en los devanados de la tableta dígi talizadora de las diferentes bobinas . En las modalidades anteriores, se proporcionó un solo objeto que era movible en relación con la tableta digitalizadora. La figura 21 es una vista en perspectiva de un juego de ajedrez electrónico 175 que incorpora la presente invención. El juego de ajedrez electrónico comprende una tableta digitalizadora 9 (que es la misma que la tableta digitalizadora utilizada en la modalidad descrita con referencia a la figura 1) que se utiliza para detectar la posición y orientación de las piezas del juego 177 ubicadas en el tablero de ajedrez. Con objeto de diferenciar entre las señales provenientes de cada una de las diferentes piezas del juego 177, cada pieza 177 porta un resonador que tiene una diferente frecuencia de resonancia. Ya que existen 32 piezas en un juego de ajedrez, esto involucra el uso de 32 diferentes frecuencias de resonancia. Si el ancho de banda disponible es limitado, entonces los resonadores utilizados pueden comprender un resonador cerámico en serie con la bobina y el capacitor con objeto de mejorar la discriminación de frecuencia entre las señales provenientes de los diferentes resonadores. En esta modalidad, los electrónicos de procesamiento deben energizar y procesar las señales provenientes de cada pieza del juego. Esto se realiza preferiblemente de manera secuencial, pero puede realizarse simultáneamente si se utilizan canales de procesamiento múltiple.

Con objeto de aplicar secuencialmente una señal de energización apropiada a los devanados de excitación, un generador de forma de onda digital puede sintonizarse a todas las frecuencias de resonancia de interés que se requiera. Es deseable el control continuo de sintonización alrededor de estas frecuencias de interés para permitir el sistema de control de la computadora (no mostrado) para poder optimizar la frecuencia y por lo tanto los niveles de señal, incluso en el caso de resonadores pobremente sintonizados. Esto permite que los resonadores no sintonizados (baratos) que tienen factores Q altos puedan utilizarse. Con objeto de maximizar los niveles de señal, a computadora puede variar la frecuencia de la señal de energización con objeto de ganar niveles de señal máxima. Puede detectar también ambas señales de retorno de fase de cuadratura y en la misma fase provenientes del resonador con objeto de detectar la fase de retorno de la señal y alinear la fase con el valor óptimo. Este control de la fase, frecuencia y amplitud de las señales de excitación puede lograrse, por ejemplo, al utilizar un arreglo de campo celular lógico programable. El límite en el número de piezas del juego que pueden rastrearse se determina puramente por la disponibilidad de diferentes valores de frecuencia del resonador, dada la Q de los resonadores y espaciado apropiado entre estas frecuencias para evitar la interferencia entre los resonadores rastreados. En la práctica, los resonadores pueden obtenerse fácilmente con aumentos de lOOKHz desde lOOKHz a 10MHz, dando como resultado el potencial para tener hasta 100 resonadores exclusivamente rastreables - siendo las Q's tales que +/- lOKHz serían suficiente aislamiento entre canales. En esta modalidad, toma aproximadamente 4 ms para determinar la posición de una pieza del juego. Por lo tanto, tomará 128 ms determinar la posición actual de las 32 piezas del juego de ajedrez, permitiendo así el rastreo dinámico de las piezas. La figura 22 ilustra esquemáticamente la sección transversal de una de las piezas del juego 77 del juego de ajedrez. Como se observa, en esta modalidad, se proporciona un resonador 18-7 que tiene un eje perpendicular a la base 178. Esto asegura que cuando la pieza se ubica en el tablero de juego, el eje 21-7 de los puntos del resonador en la dirección de Z. En un juego alternativo, tal como un juego de fútbol, donde la orientación de cada pieza del juego es relevante al juego, cada pieza del juego 177 puede portar una combinación de resonador que comprende dos o más resonadores, tal como aquellas mostradas en las figuras 17 o 18, de las que puede determinarse la orientación completa de la pieza además de su posición actual en relación con la tableta digitalizadora utilizando las técnicas anteriormente descritas . Como aquellos expertos en la materia apreciarán, algunas modalidades de la presente invención pueden utilizarse en un sistema de realidad virtual, por ejemplo para rastrear los movimientos de una palanca de juego 6D . Típicamente tales sistemas utilizan acoplamiento magnético de CA para rastrear la posición de los objetos. El sistema de la tableta digi alizadora descrito anteriormente puede utilizarse para imitar esta función a un costo más bajo y con un conjunto de devanados de recepción planos más convenientes. Sin embargo, ya que este tipo de modalidad debe ser capaz de operar con distancias relativamente grandes entre la palanca de juego y la tableta digi alizadora, y ya que la exactitud no es una característica clave, se utilizan preferiblemente los devanados que tienen un solo periodo a través del área de medición (ya que la disminución del campo magnético es inversamente proporcional a la separación de los devanados) . En tal aplicación, en vez del diseño de dos o tres resonadores ilustrados en las figuras 17 y 18, pueden utilizarse tres resonadores que tienen diferentes frecuencias de resonancia que se colocan en diferentes posiciones en la palanca de juego. El giro de la palanca de juego perpendicular a la tableta digitalizadora puede calcularse entonces a partir de las posiciones relativas de los tres resonadores y la separación y el desvío de la palanca de juego pueden calcularse a partir de las alturas relativas de los resonadores por encima de la tableta digitalizadora. La calibración para la separación y el desvío cero puede realizarse al mantener vertical la palanca de juego. En tal aplicación, la palanca de juego se energiza preferiblemente ya sea mediante una batería o mediante conexión directa a los electrónicos de procesamiento, ya que esto aumenta el rango alcanzable, limita la emisión electromagnética y permite los cálculos exactos del espacio, separación y desvió en base a los niveles de señal aisladamente sin el recurso de radios . Una aplicación adicional "para este tipo de codificador de posición es proporcionar una medición de retroalimentación de posición en un sistema de levitación magnético. En tal aplicación, los devanados equilibrados de la forma mostrada en la figura 4 serían esenciales ya que los sistemas de levitación utilizan campos magnéticos de CC y CA grandes que interferirían con los devanados si no se encuentran equilibrados, es decir si no comprenden un número igual de lazos de detector alternos. Con objeto de acelerar el procesamiento electrónico en esta modalidad (y en cualquiera otra de las modalidades) , las señales provenientes de cada una de las bobinas del detector (sen B, eos B, sen D y eos D) podrían detectarse simultáneamente con su propio canal de procesamiento, en vez de utilizar 1 aproximación de tiempo multiplexado ilustrada en la figura 5. Sin embargo, esto aumenta la complejidad y el costo de los electrónicos de procesamiento y se favorece solamente donde es esencial obtener rápidamente las mediciones de posición. La figura 23 ilustra una aplicación adicional del sistema digi talizador X-Y que incorpora la presente invención. En particular, la figura 23 es una vista en perspectiva de una computadora personal 181 que tiene, empotrada detrás la pantalla de cristal líquido 183 de la misma, un conjunto de devanados para determinar la posición de x y de Y de un lápiz óptico 11 en relación con la pantalla de LCD 183. En esta modalidad, los devanados equilibrados se utilizan porque son relativamente inmunes a la interferencia electromagnética y porque ocasionan poca interferencia a otros circuitos, y pueden por lo tanto, ubicarse detrás de la pantalla de cristal líquido, sin afectar su operación. Los sistemas de despliegue existentes que tienen una capacidad de pantalla táctil utilizan bobinas finas impresas en la superficie de la pantalla. Estas tienen una alta resistencia y por lo tanto sufren del mismo problema que las tintas impresas en pantalla. Las bobinas impresas reducen también la transparencia de la pantalla. En contraste, los devanados de la digitalizadora tienen una resistencia relativamente baja y pueden colocarse detrás de la pantalla de cristal líquido. La figura 24 muestra una vista de sección transversal de la pantalla de cristal líquido 183 mostrada en la figura 23 a través de la línea S-S. Como se observa, la pantalla comprende una capa superior de protección 191 que se sobrepone a la capa de cristal líquido 192 que se intercala entre dos capas de electrodos 193 y 195. Una capa aislante 197 se proporciona detrás de la capa inferior 195 de electrodos para proteger eléctricamen e la capa de electrodo de los devanados de la digitalizadora 199 que se intercalan entre dos mitades 201 y 203 de un substrato. _En esta modalidad, los devanados 199 se forman en una sola capa. Con objeto de reducir el efecto de cualquier objeto de metal ubicado detrás de la pantalla de LCD, una capa 204 de material magnéticamente suave, tal como hule que contiene polvo de ferrita, se proporciona detrás de la capa de substrato 203. La figura 25a y 25b ilustran esquemáticamente la forma de un par de devanados de cuadratura 211 y 213 utilizados en esta modalidad. Como se observa, cada uno de los devanados 211 y 213 comprende un solo periodo de lazos de detector alternos, comprendiendo cada lazo cuatro vueltas de conductor. Al aumentar el número de vueltas en cada lazo, la salida de los niveles de señal por los devanados 211 y 213 se diseñan para generar, cuando se encuentran energizados, un campo magnético que varía sinusoidalmente en la dirección de X. Además, el espaciado (en la dirección de X) entre las vueltas del conductor que forman los lazos se instalan con objeto de intentar reducir las armónicas espaciales de orden superior de este campo anteriormente mencionado. Los devanados 211 y 213 se instalan para extenderse a través de la pantalla de LCD completa 183 y en esta modalidad se extienden en la dirección de X por 250mm y en la dirección de Y por 180mm. La velocidad de disminución del campo magnético generado por los devanados 211 o 213 se por lo tanto mucho menor que la velocidad de disminución de los devanados descritos con referencia a la figura 4. Estos devanados pueden por lo tanto utilizarse para detectar la posición del lápiz óptico a través de un hueco más grande entre los devanados y el lápiz óptico. Además de los dos devanados 211 y 213 se requieren dos devanados adicionales que constituyen un par de cuadratura de fase para la medición de dirección de X. Estos otros dos devanados pueden comprender, por ejemplo, dos periodos de lazos de detector alternos, comprendiendo nuevamente cada lazo cuatro vueltas. Además, se requerirán cuatro devanados adicionales para la medición de dirección de Y. Si se utiliza un número diferente de vueltas para definir cada devanado, entonces necesitan aplicarse diferentes amplificaciones o ponderaciones a las diferentes señales recibidas con objeto de compensar para esto. Como se describió la modalidad con referencia en la figura 1, el lápiz óptico 11 puede comprender un resonador que se energiza mediante los devanados ubicados detrás de la pantalla de LCD. Sin embargo, con objeto, de ahorrar energía de la batería de la computadora personal 181, en esta modalidad, el lápiz óptico 11- se energiza preferiblemente mediante una batería reemplazable. La figura 26 ilustra tal lápiz óptico energizado 11. Como se observa, el lápiz óptico comprende una batería 221, un circuito integrador de oscilador 223, un circuito integrador de procesamiento de señal 225, una bobina 227 que se enrolla alrededor de un núcleo de ferrita 229 y un botón de control accionable por el usuario 230. Como se observa en la figura 27, el oscilador local 223 genera una señal de frecuencia local que se aplica al circuito de procesamiento de señal 223 que comprende un generador de señal 231 y un amplificador 223. El generador de señales 231 genera una seña de conducción apropiada para su aplicación a la bobina 227 y a amplificador 233 amplifica esta señal antes de la aplicación a la bobina 227. Como se observa en la figura 27, la señal de salida proveniente del amplificador se aplica a la bobina 227 a través del interruptor 235 que se controla mediante el botón de control accionable por el usuario 230 mostrado en la figura 26. Al utilizar el lápiz óptico descrito anteriormente con, por ejemplo, una batería alcalina AAA, puede lograr una vida de operación de alrededor de mil horas . En estas modalidades, se han descrito sistemas digi tal i zadores de dos dimensiones X-Y. Sin embargo, algunos aspectos de la presente invención no se limitan a codificadores de posición de dos dimensiones. En particular, algunos aspectos de la presente invención pueden incorporarse en un codificador de posición lineal dimensional o rotatorio. La figura 28a ilustra la forma de un codificador de posición lineal dimensional 251 que incorpora la presente invención. El codificador comprende un soporte 253 que porta cuatro devanados separados 254-1, 254-2, 254-3 y 254-4 que se conectan a un circuito de excitación y procesamiento 255. El codificador se utiliza para determinar la posición de un circuito de resonancia 257 que se encuentra movible en la dirección de X, según se representó mediante una flecha de dos cabezas 259. Como se observa en las figuras 28b a 28e, cada uno de los devanados 254 se forma mediante lazos de forma generalmente hexagonal, con lazos adyacentes enrollándose en detector alterno. Como se observa, los devanados 254-1 y 254-2 juntos forman un par de cuadratura de fase y tiene cinco periodos (?3) que se extienden a través del rango de medición. De manera similar, los devanados 254-3 y 254-4 constituyen también un par de cuadratura de fase, pero estos devanados se extienden durante seis periodos (?4) a través del rango de medición. La forma de los devanados 254 se instalan a fin de que el campo magnético generado por una señal _ de excitación aplicada a ellos varía sinusoidalmente con la posición a través de la dirección de X. En esta modalidad, los devanados 254-3 y 254-4 se energizan mediante los circuitos de excitación y procesamiento 255 y las señales inducidas en los devanados 254-1 y 254-2 por el resonador 257 se procesan para extraer la posición del resonador en la dirección de X. Además de la posición de X del resonador, una estimación de la inclinación del resonador en el plano X-Z, es decir ax puede derivarse utilizando la fase de medición de posición burda y de medición de posición fina, a partir de la ecuación 20 anterior. Además, si es posible obtener una estimación tosca de la altura del resonador 257 por encima del plano del soporte 253. Sin embargo, ya que esta altura depende también de la orientación general del resonador 257, la exactitud de la altura estimada depende de la medida de la inclinación del resonador 257 en el plano Y-Z (que no puede determinarse de las mediciones obtenidas en esta modalidad) . En las modalidades anteriores, se utilizaron dos pares de devanados de cuadratura de fase para determinar la posición de un objeto en cada una de las direcciones a medirse y el número de periodos de un par de devanados de cuadratura fue uno menor que el número de periodos en el otro par de devanados de cuadratura. Con esta configuración, la fase de medición de posición burda da una medición de posición absoluta del objeto a través del tramo activo completo de la tableta digitalizadora. En una modalidad alternativa, el número de periodos en cada uno de los pares de devanados de cuadratura puede diferir por más de uno, en cuyo caso, la medición de posición burda no dará una medición absoluta de la posición del !3 - objeto. Si se requiere la medición de posición absoluta, entonces esto puede lograrse al definir una posición local contra la que el objeto puede registrarse con objeto de obtener una posición inicial y entonces se logra la medición de posición absoluta al rastrear el objeto según se movió a través del área de medición. Sin embargo, esta modalidad o se prefiere, ya que la posición" absoluta del objeto se pierde al desenergizar y si el objeto se remueve completamente del rango de detección de los devanados . Una solución alternativa es proporcionar un tercer conjunto de devanados de cuadratura, que tiene nuevamente una separación diferente para los devanados de otros dos conjuntos, de los que es posible realizar un cálculo tipo Vernier con objeto de recuperar la posición absoluta del objeto. Además, en esta modalidad, cuando se porta un solo resonador por el objeto, las señales inducidas en los tres conjuntos de devanados pueden utilizarse para aumentar la exactitud de la medición de posición burda. Por ejemplo, si se proporcionan un devanado de diez periodos, un devanado de siete periodos y un devanado de cuatro periodos, entonces (i) las señales provenientes de los devanados de diez y siete periodos pueden combinarse paira dar una medición de posición burda que no varía con la inclinación del lápiz óptico pero que varía linealmente tres veces entre -p y p a través del rango de medición; (ii) las señales provenientes de los devanados de diez y cuatro periodos pueden combinarse para dar una medición de posición burda que no varía con la inclinación del lápiz óptico pero que varía linealmente siete veces entre -p y p a través del rango de medición; y (iii) estas dos mediciones de posición burdas puede entonces utilizarse en un cálculo tipo Vernier para determinar más exactamente la posición del lápiz óptico en la dirección de medición. En las modalidades anteriores, la altura del lápiz óptico por encima de la tableta digitalizadora se determinó a partir de los valores de amplitud de las señales inducidas en los devanados de recepción. Sin embargo, esta medición es propensa a error debido a la variación en la frecuencia de resonancia y la Q del resonador, y los efectos de la temperatura en los electrónicos de rastreo y procesamiento (lo que afecta el valor constante A en la ecuación 39) . Sin embargo, ya que estos errores ocasionarán el mismo desplazamiento en la amplitud de las señales recibidas provenientes de los diferentes devanados de recepción, la altura del lápiz óptico por encima de la tableta digitalizadora puede calcularse más exactamente al utilizar amplitudes relativas de las señales cuya variación de señal con hueco es diferente. En otras palabras, al tomar las amplitudes relativas de las señales recibidas provenientes de devanados que tienen periodos diferentes. Más específicamente, en la modalidad que utiliza un devanado de excitación instalado en la periferia, la altura (Z) del lápiz óptico por encima de la tableta digitalizadora puede determinarse al tomar el radio de las amplitudes de las señales recibidas en los diferentes devanados de recepción de periodos. Sin embargo, en la primera modalidad, donde se utilizan un devanado de excitación que tiene un primer periodo y un devanado de recepción que tiene un segundo periodo diferente, no es posible determinar tal término de amplitud relativa tan fácilmente. En tal modalidad, se requerirían tres conjuntos de devanados periódicos, teniendo cada uno un periodo diferente. Las señales provenientes de dos conjuntos de devanados pueden utilizarse para determinar un primer valor de amplitud (a partir de la ecuación 25) y las señales recibidas provenientes de uno de esos dos conjuntos de devanados y el tercer conjunto de devanados puede utilizarse para proporcionar un segundo valor de amplitud. El radio de estos dos valores de amplitud proporcionará una indicación de la altura (Z) del lápiz óptico por encima de la tableta digitalizadora que no se afecta por los errores ocasionados por la variación en la frecuencia de resonancia del resonador y los efectos de la temperatura de los electrónicos de rastreo y de procesamiento, suponiendo que la diferencia en el número de periodos entre los devanados que se utilizan para proporcionar los valores de medición de amplitud no es la misma . En las modalidades anteriores, los devanados se enrollan alrededor de un conducto de alambrado y se intercalan después entre las dos mitades de una capa de substrato. En una modalidad alternativa, los alambres pueden unirse sobre el substrato mientras se enrollen en la configuración requerida. La unión puede lograrse al aplicar, por ejemplo, energía ultrasónica al alambre que ablanda el substrato y forma subsecuentemente una unión con el alambre cuando se enfría. En las modalidades anteriores, se utilizaron las señales provenientes de los conjuntos de cuadratura de devanados y las mediciones de fase se obtuvieron al realizar un cálculo de arco tangente. Es posible extraer la información de fase a partir de las señales recibidas sin realizar tal función de arco tangente. La solicitud Internacional del solicitante O98/00921 describe una técnica para extraer la información de fase y convertirla a fase variable en el tiempo. Una técnica de procesamiento similar podría utilizarse para extraer la información de fase de la que la posición relativa del lápiz óptico y la tableta digitalizadora pueden determinarse juntas con la orientación relativa. En cada una de las modalidades anteriores, se utilizaron los devanados de cuadratura de fase.

Esto es porque la amplitud de las señales recibidas (que varían sinusoidalmente con la posición de x o de Y) varía con la altura (Z) del lápiz óptico por encima de los devanados, y por lo tanto, al tomar el radio de las señales de cuadratura, esta variación de amplitud con la altura puede removerse y la fase de posición geométricamente variable puede determinarse a partir de una sencilla función arco tangente. En una modalidad alternativa, pueden utilizarse dos devanados que se desvían en relación con el otro en la dirección de medición. Sin embargo, no se prefiere esta modalidad, ya que puede realizarse un procesamiento más complejo al extraer la fase de posición geométricamente variable. Alternativamente todavía, pueden utilizarse tres devanados desviados en relación con el otro mediante un sexto de la separación de devanado y en particular pueden utilizarse para regenerar las señales de salida de cuadratura. Además, en una modalidad donde, por ejemplo, el lápiz óptico se encuentra a una altura fija por encima de los devanados, el suministro del segundo o tercer devanado desviado no es esencial, porque la amplitud de la variación sinusoidal no varía. Por lo tanto la información de posición puede determinarse utilizando las señales de salida provenientes de los diferentes devanados de periodo. En las anteriores modalidades de dos dimensiones, los devanados utilizados para determinar las posiciones de x y de Y y la orientación, se formaron en direcciones mutuamente ortogonales. Esto no es esencial. Todo lo que se requiere en estas modalidades es que existen dos grupos de devanados que miden la posición y la orientación en dos direcciones diferentes, de los que pueden determinarse las posiciones de x y de Y y del que puede determinarse la orientación. En la primera modalidad, se utilizaron -los devanados que tienen cinco y seis periodos. El número de periodos utilizados es una elección de diseño y puede variarse para optimizar la resolución, exactitud y rango del sistema. La resolución y exactitud pueden mejorarse con más periodos (hasta un límite) , pero el rango de operación práctico es típicamente un tercio de la separación de los devanados. Por lo tanto, en la primera modalidad seis periodos a través de un tramo activo de 300mm, el rango de operación práctico máximo es de aproximadamente 17mm.

Claims (65)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes reivindicaciones : 1. Un detector de posición que comprende: el primer y segundo miembros instalados para el movimiento relativo a través de una trayectoria de medición; comprendiendo el primer miembro un generador de campo magnético para generar un campo magnético; comprendiendo el segundo miembro primer y segundo conductores que se acoplan inductivamente al generador de campo magnético, extendiéndose el primer conductor de manera geométricamente variable que tiene una primera dimensión característica a través de la trayectoria de medición y el segundo conductor extendiéndose de manera geométricamente variable que tiene una segunda diferente dimensión característica a través de la trayectoria de medición, como resultado de lo cual, en respuesta a un campo magnético generado por tal generador de campo magnético, se genera una primera señal en un primer circuito de recepción cuya primera señal varía dependiendo de la posición y orientación relativas del primer conductor y del generador de campo magnético y una segunda señal diferente se gehera en un segundo circuito de recepción cuya segunda seña varía dependiendo de la posición y orientación relativas del segundo conductor y el del generador de campo magnético; y medio para procesar la primera y segunda señales para determinar la posición y orientación relativas de los dos miembros movibles utilizando una relación entre la dimensión característica respectiva de la variación g-eométrica de los dos conductores .
2. 2. Un detector de posición s~egún la reivindicación 1 caracterizado porque los conductores y el generador de campo magnético se instalan a fin de que la primera y segunda señales varíen substancialmente de manera sinusoidal con la posición relativa de los dos miembros movibles.
3. 3. Un detector de posición según la reivindicación 2 caracterizado porque la orientación relativa de los dos miembros movibles ocasiona un desvío de fase en las variaciones sinusoidales.
4. 4. Un detector de posición según cualquier reivindicación precedente caracterizado porque el segundo miembro comprende además el tercer y cuarto conductores que se acoplan inductivamente al generador de campo magnético, extendiéndose el tercer conductor de manera geométricamente variable teniendo la misma dimensión característica que el primer conductor y el cuarto conductor extendiéndose de manera geométricamente variable teniendo la misma dimensión característica que el segundo conductor, donde el primer y tercer conductores se desvían en relación con el otro a través de la trayectoria de medición, en donde el segundo y cuarto conductores se desvían en relación con el otro a través de la trayectoria de medición y en donde en respuesta a un campo magnético generado por el generador de campo magnético, se genera una tercera señal en un tercer circuito de recepción cuya tercera señal varía dependiendo de la posición y orientación relativas del tercer conductor y del generador de campo magnético y una cuarta señal se genera en un cuarto circuito de recepción cuya cuarta señal varía dependiendo de la posición y orientación relativas del cuarto conductor y del generador de campo magnético .
5. 5. Un detector de posición según la reivindicación 4 caracterizado porque el primer y tercer conductores se espacian a través de la trayectoria de medición a fin de formar un par de cuadratura de fase.
6. 6. Un detector de posición según la reivindicación 4 o 5 caracterizado porque el segundo y cuarto conductores se espacian a través de la trayectoria de medición a fin de formar un par de cuadratura de fase.
7. 7. Un detector de posición según cualquier reivindicación precedente caracterizado porque el medio de procesamiento se encuentra operable para procesar la primera y segunda señales para proporcionar un primer valor que depende de la posición y orientación relativas y un segundo valor diferente que depende de la posición y orientación relativas .
8. 8. Un detector de posición s~egún la reivindicación 7 carac erizado porque el medio de procesamiento se encuentra operable para determinar la posición y orientación relativas al realizar una combinación ponderada del primer y segundo valores y en donde la ponderación aplicada depende de la dimensión característica de la variación geométrica de los conductores .
9. 9. Un detector de posición según cualquier reivindicación precedente caracterizado porque los conductores son periódicos y en donde la dimensión característica de los conductores respectivos comprende la separación.
10. 10. Un detector de posición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado porque los conductores se encuentran variados progresivamente, estrechándose desde sus extremos hacia un punto de cruce central para definir un número de lazos de forma substancialmente triangular y en donde la dimensión característica comprende la variación progresiva de cada uno de los conductores .
11. 11. Un detector de posición según cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque el medio de procesamiento se instala para procesar la primera y segunda señales para proporcionar (i) un valor de medición burda indicativo de la posición relativa de dos miembros movibles que es independiente de la orientación relativa de los dos miembros movibles; y (ii) un valor de medición fina indicativo de la posición relativa de los dos miembros relativos que es dependiente de la orientación relativa de los dos miembros movibles.
12. 12. Un detector de posición según la reivindicación 11 caracterizado porque la orientación relativa ocasiona un aparente desvió en el valor de medición fina en relación con el valor de medición burda.
13. 13. Un detector de posición según la reivindicación 12 caracterizado porque el desvío es aproximadamen e dos veces el ángulo de la inclinación relativa entre los dos miembros movibles a través de la trayectoria de medición.
14. 14. Un detector de posición según la reivindicación 12 o 13 caracterizado porque el ángulo de inclinación es conocido y se utiliza para determinar la posición relativa de los miembros a partir del valor de medición fina.
15. 15. Un detector de posición según cualquier reivindicación precedente, en donde el generador de campo magnético comprende una bobina energizada.
16. 16. Un detector de posición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 caracterizado porque el generador de campo magnético comprende al menos uno de: un resonador, una bobina de corto circuito y una pantalla conductiva.
17. 17. Un detector de posición según la reivindicación 16 caracterizado porque el generador de campo magnético comprende un circuito de resonancia inductor y capacitor.
18. 18. Un detector de posición según la reivindicación 16 o 17 caracterizado porque el generador de campo magnético comprende un resonador cerámico .
19. 19. Un detector de posición según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18 caracterizado porque el segundo miembro comprende además un circuito de excitación para energizar el generador de campo magnético.
20. 20. un detector de posición según la reivindicación 19 caracterizado porque el circuito de excitación se instala para tener un acoplamiento substancialmente constante con el generador de campo magnético a través de la trayectoria de medición.
21. 21. Un detector de posición según la reivindicación 20 caracterizado porque el primer circuito de recepción comprende el primer conductor y en donde el segundo circuito de recepción comprende el segundo conductor.
22. 22. Un detector de posición según la reivindicación 21, cuando es dependiente después de la reivindicación 4, caracterizado porque el tercer circuito de recepción comprende el tercer conductor y en donde el cuarto circuito de recepción comprende el cuarto conductor, y en donde el medio de procesamiento se encuentra operable para combinar las señales provenientes del primer y tercer circuitos de recepción y para combinar las señales provenientes del segundo y cuarto circuitos de recepción con objeto de derivar la información de posición y orientación.
23. 23. Un detector de posición según la reivindicación 22 caracterizado porque cada una de las señales de recepción varía sinusoidalmente con la posición relativa a través de la trayectoria de medición y en donde la amplitud pico de la variación sinusoidal varía dependiendo del hueco entre el generador de campo magnético y los conductores, y en donde el medio de procesamiento se encuentra operable para combinar las señales provenientes del primer y tercer circuitos de recepción y/o para combinar las señales provenientes del segundo y cuarto circuitos de recepción para determinar una indicación del hueco entre el primer y segundo miembros .
24. 24. Un detector de posición según la reivindicación 22 o 23 caracterizado porque el medio de procesamiento se encuentra operable para extraer la información de posición al determinar un arco tangente radiométrico de mediciones derivado de la recepción de señales recibidas en el primer y tercer circuitos de recepción y de las mediciones derivadas de las señales recibidas en el segundo ~y cuarto circuitos de recepción.
25. 25. Un detector de posición según la reivindicación 24 caracterizado porque el medio de procesamiento se encuentra operable para combinar la información de posición extraída de las señales provenientes del primer y tercer circuitos de recepción y la información de posición extraída de las señales provenientes del segundo y cuarto circuitos de recepción, para proporcionar un valor de medición de posición burda que no depende de la orientación de los dos miembros movibles y para proporcionar un valor de medición fino que no depende de la orientación relativa.
26. 26. Un detector de posición según _ la reivindicación 19 caracterizado porque el circuito de excitación comprende uno del primer y segundo conductores .
27. 27. Un detector de posición según la reivindicación 26, cuando es dependiente después de la reivindicación 4, caracterizado porque el circuito de excitación comprende el primer y tercer conductores y en donde el primer circuito de recepción comprende el segundo conductor y el segundo circuito de recepción comprende el cuarto conductor .
28. 28. Un detector de posición según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 27 caracterizado porque comprende además un medio de conducción para aplicar una señal de energización al circuito de excitación.
29. 29. Un detector de posición según la reivindicación 28, cuando es dependiente después de la reivindicación 4, caracterizado porque el medio de conducción se encuentra operable para energizar ambos primer y tercer conductores y en _donde el medio de procesamiento se encuentra operable para procesar las señales recibidas provenientes del segundo y cuarto conductores como resultado de la excitación del primer y tercer conductores.
30. 30. Un detector de posición según la reivindicación 29 caracterizado porque el medio de procesamiento se encuentra operable para combinar la señal recibida en el segundo conductor cuando se energiza el primer conductor con la señal recibida en el cuarto conductor cuando se energiza el tercer conductor y para combinar la señal recibida en el cuarto conductor cuando se energiza el primer conductor con la señal recibida en el segundo conductor cuando se energiza el tercer conductor.
31. 31. Un detector de posición según la reivindicación 30 caracterizado porque la combinación incluye obtener la suma y la diferencia d& las señales.
32. 32. Un detector de posición según la reivindicación 30 o 31 caracterizado porque el medio de procesamiento se encuentra operable para extraer información de posición a partir de las señales combinadas al determinar un arco tangente radiométrico de las señales combinadas para proporcionar un valor de medición de posición burda que no depende de la orientación de dos miembros movibles y para proporcionar un valor de medición de posición fina que no depende de la orientación relat iva .
33. 33. Un detector de posición según la reivindicación 28 o cualquier reivindicación dependiente de la misma, caracterizado porque el medio de conducción se encuentra operable para aplicar un pulso de la señal de energización al circuito de excitación durante un primer intervalo de tiempo y en donde el medio de procesamiento se encuentra operable para procesar las señales inducidas durante un subsiguiente segundo intervalo de tiempo después del primer intervalo de tiempo.
34. 34. Un detector de posición según cualquier reivindicación precedente caracterizado porque los conductores se instalan para formar al menos dos lazos instalados en sucesión a través de la trayectoria de medición, extendiéndose cada lazo a través de la trayectoria y conectándose los lazos en serie e instalándose a fin de que las FEMs inducidas en los lazos adyacentes por un campo magnético alterno de respaldo común se opongan unas a otras.
35. 35. Un detector de posición según la reivindicación 34 caracterizado porque los lazos tienen una forma generalmente rectangular.
36. 36. Un detector de posición según la reivindicación 34 caracterizado porque los lazos tienen una forma generalmente hexagonal.
37. 37. Un detector de posición según cualquiera de las reivindicaciones 34 a 36 caracterizado porque cada lazo comprende una o más vueltas de conductor.
38. 38. Un detector de posición según cualquier reivindicación precedente caracterizado porque la primera y segunda señales son señales variables en el tiempo cuya amplitud varía dependiendo de la posición y orientación relativa de los dos miembros movibles .
39. 39. Un detector de posición según la reivindicación 38 caracterizado porque el medio de procesamiento comprende un demodulador para de odular las señales de recepción.
40. 40. Un detector de posición según cualquier reivindicación precedente caracterizado porque los conductores se forman por alambres unidos en uno o más substratos .
41. 41. Un detector de posición según cualquier reivindicación precedente caracterizado porque el primer y segundo conductores se forman subs tancialmente en el mismo plano o en planos substancialmente paralelos.
42. 42. Un detector de posición según cualquier reivindicación precedente caracterizado porque un segundo miembro se fija y el primer miembro es movible .
43. 43. Un detector de posición según cualquier reivindicación precedente caracterizado porque se encuentra instalado para detectar la posición y orientación relativas de una pluralidad de primeros miembros, teniendo cada uno un generador de campo magnético respectivo característico del primer miembro .
44. 44. Un detector de posición - de dos dimensiones que comprende: el primer y segundo medio miembros instalados para el movimiento relativo en la primera y segunda direcciones en un plano de medición; comprendiendo el primer miembro - un generador de campo magnético para generar un campo magnético; comprendiendo el segundo miembro: (i) primer y segundo conductores que se acoplan inductivamente al generador de campo magnético, extendiéndose el primer conductor en una manera geométricamente variable teniendo una primera dimensión característica a través de la primer dirección y extendiéndose el segundo conductor en una manera geométricamente variable teniendo una segunda diferente dimensión característica a través de la primera dirección, como resultado de lo que, en respuesta a un campo magnético generado por el generador de campo magnético, se genera una primera señal en un primer circuito de recepción cuya primera señal varía dependiendo de la posición y orientación relativas del primer conductor y del generador de campo magnético y se genera una segunda señal diferente en un segundo circuito de recepción cuya segunda señal varía dependiendo de la posición y orientación relativas del segundo conductor y del generador de campo magnético; y (ii) tercer y cuarto conductores que se acoplan inductivamente al generador de campo magnético, extendiéndose el tercer conductor en una manera geométricamente variable teniendo una tercera dimensión característica a través de la segunda dirección y extendiéndose el cuarto conductor en una manera geométricamente variable teniendo una cuarta dimensión característica a través de la segunda dirección diferente de la tercera dimensión característica, como resultado de lo cual, en respuesta a un campo magnético generado por el generador de campo magnético, se genera una tercera señal en un tercer circuito de recepción cuya tercera señal varía dependiendo de la posición y orientación relativas del tercer conductor y del generador de campo magnético y se genera una cuarta señal diferente en un cuarto circuito de recepción cuya cuarta señal varía dependiendo de la posición y orientación relativas del cuarto conductor y del generador de campo magnético; medio para procesar la primera y segunda señales para determinar la posición y orientación relativas de los dos miembros movibles en la primera dirección utilizando una relación entre la respectiva dimensión característica de la variación geométrica del primer y segundo conductores; medio para procesar la tercera y cuarta señales para determinar la posición y orientación relativas de los dos miembros movibles a través de la segunda dirección utilizando una relación entre la respectiva dimensión característica de la variación geométrica del tercer y cuarto conductores; y medio para combinar las orientaciones relativas en la primera y segunda direcciones para determinar la orientación relativa del primer y segundo miembros en el plano de medición .
45. 45. Un detector de posición según la reivindicación 44 caracterizado porque el primer miembro comprende el primer y segundo generadores de campo magnético que se encuentran operables para generar los respectivos campos magnéticos diferentes en direcciones substancialmente diferentes y en donde el medio de procesamiento se encuentra operable para distinguir las señales provenientes de los dos generadores de campo magnético para determinar la posición y orientación relativas en el plano .
46. 46. Un detector de posición según la reivindicación 45 caracterizado porque el primer generador de campo magnético se encuentra operable para producir un campo magnético substancialmente en una dirección perpendicular al plano, y en donde el medio de procesamiento se encuentra operable para procesar las señales recibidas proveniente del primer generador de campo magnético para determinar una medición de posición fina y una burda de la posición relativa del primer y segundo miembros, y en donde el segundo generador de campo magnético se encuentra operable para generar un campo magnético substancialmente en una dirección que se inclina a un ángulo predeterminado al plano, y en donde el medio de procesamiento se encuentras operable para procesar las señales provenientes del- segundo generador de campo magnético para determinar la orientación relativa del primer y segundo miembros en el plano .
47. 47. Un detector de posición según la reivindicación 46 caracterizado porque el primer y segundo generadores de campo magnético son coincidentes uno con otro.
48. 48. Un detector de posición según cualquier reivindicación de la 45 o 46 caracterizado porque el primer y segundo generadores de campo magnético se separan uno del otro mediante una distancia predeterminada, y en donde el medio de procesamiento se encuentra operable para procesar las señales recibidas provenientes del primer y segundo generadores de campo magnético para determinar la orientación relativa completa del primer y segundo miembros .
49. 49. Un detector de posición según cualquier reivindicación de la 45 a 47 caracterizado porque comprende tres generadores de campo magnético coincidentes cada uno instalado para generar un campo magnético en direcciones diferentes e instalado a fin de que el medio de procesamiento pueda procesar las señales recibidas provenientes de los generadores de campo magnético y derivar la orientación completa relativa del primer y segundo miembros .
50. 50. Un detector de posición según cualquier reivindicación de la 44 a 49 caracterizado porque cada uno de los generadores de campo magnético comprende una bobina energizada y/o un resonador.
51. 51. Un detector de posición según la reivindicación 50 caracterizado porque cada uno de los generadores de campo magnético comprende un circuito de resonancia de inductor y uno de capacitor .
52. 52. Un detector de posición según cualquier reivindicación de la 44 a 50 caracterizado porque los devanados utilizados en las dos direcciones diferentes tienen substancialmente la misma forma.
53. 53. Una combinación del resonador para su uso en detector de posición según cualquier reivindicación anterior caracterizado porque la combinación del resonador comprende el primer y segundo resonadores comprendiendo cada uno una bobina inductiva y un capacitor, siendo la combinación tal que el punto del centro de cada bobina del resonador es el mismo y de modo que los ejes de las bobinas se encuentran inclinados uno en relación con el otro.
54. 54. Una combinación del resonador según la reivindicación 53 caracterizado porque comprende además un tercer resonador que comprende una bobina inductiva y un capacitor, en donde el punto de centro de la tercera bobina del resonador coincide con el punto de centro de las bobinas de los otros dos resonadores em- donde el eje de las otras dos bobinas del resonador se inclina hacia el eje de las otras dos bobinas del resonador para permitirle al detector de posición determinar la orientación completa de un objeto que porta la combinación del resonador a partir de las señales inducidas en los devanados de recepción que forman parte del detector de posición a partir de las señales inducidas en los devanados de recepción mediante los tres diferentes resonadores .
55. 55. Un detector de posición que comprende: primer y segundo miembros instalados para el movimiento relativo a través de una trayectoria de medición; comprendiendo el primer miembro un generador de campo magnético para generar un campo magnético; el segundo miembro que comprende un primer y segundo conductores que se acoplan inductivamen e al generador de campo magnético, variando el acoplamiento magnético entre el primer conductor y el generador de campo magnético con una primera frecuencia espacial y variando el acoplamiento magnético entre el segundo conductor y el generador de campo magnético con una segunda frecuencia espacial, como resultado de lo cual, en respuesta a un campo magnético generado por un generador de campo magnético, se genera una primera señal en un primer circuito de recepción cuya primera señal varía dependiendo de la posición y orientación relativas del primer conductor y del generador de campo magnético y se genera una segunda serial diferente en un segundo circuito de recepción cuya segunda señal varía dependiendo de la posición y orientación relativas del segundo conductor y del generador de campo magnético; y medio para procesar la primer y segunda señales para determinar la posición y orientación relativas de los dos miembros movibles dependiendo de la primera y segunda frecuencias espaciales.
56. 56. Un detector de posición que comprende: primer y segundo miembros instalados para su movimiento relativo en un plano de medición; comprendiendo el primer miembro un generador de campo magnético para generar un campo magnético; comprendiendo el segundo miembro el primer y segundo grupos de circuitos para detectar la posición y orientación relativas del primer y segundo miembros en dos direcciones diferentes en el plano; y medio para determinar la orientación relativa del primer y segundo miembros en el plano utilizando las orientaciones relativas en la primera y segunda direcciones; caracterizado en que cada grupo devanados comprende un primer y segundo conductores que se acoplan inductivamente al generador de campo magnético, extendiéndose el primer conductor en una manera geométricamente variable teniendo una primera dimensión característica a través de la dirección correspondiente y extendiéndose el segundo conductor en una manera geométricamente variable teniendo una segunda dimensión característica a través de la dirección correspondiente.
57. 57. Un método de fabricar una pluralidad de conductores conformados para su uso en un detector de posición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 42 caracterizado porque el método comprende los pasos de.- enrollar una pluralidad de alambres en un formador de alambrado para formar una pluralidad de conductores extendiéndose cada uno a través de una trayectoria en una manera geométricamente variable teniendo una respectiva dimensión característica a través de la trayectoria; y unir los alambres a uno o más substratos.
58. 58. Un detector de posición que comprende: primer y segundo miembros para su movimiento relativo a través de una trayectoria de medición; comprendiendo el primer miembro un generador de campo magnético para generar un campo magnético; comprendiendo el segundo miembro el primer y segundo circuitos que comprenden un conductor que se acopla inductivamente al generador de campo magnético, extendiéndose el conductor del primer circuito en una manera geométricamente variable teniendo una primera dimensión característica a través de la trayectoria de medición y extendiéndose el conductor del segundo circuito en una manera geométricamente variable teniendo una segunda diferente dimensión característica a través de la trayectoria de medición, como resultado de lo cual, en respuesta al campo magnético generado por un generador de campo magnético, se genera una primera señal en el primer circuito y se genera una segunda señal diferente en el segundo circuito, variando ambas primera y segunda señales dependiendo de la posición y orientación relativas de los dos miembros movibles; y medio para procesar la primera y segunda señales para determinar la posición y orientación relativas una relación entre la respectiva dimensión característica de la variación geométrica de los dos conductores .
59. 59. Un detector de posición que comprende: primer y segundo miembros instalados para su movimiento relativo a través de una trayectoria de medición; comprendiendo el primer miembro un generador de campo magnético para generar un campo magnético; comprendiendo el segundo miembro _ el primer y segundo devanados periódicos que se extienden a través de la trayectoria de medición y que se acoplan inductivamente al generador de campo magnético, siendo diferente el periodo del primer devanado al periodo del segundo devanado, como resultado de lo cual, en respuesta a un campo magnético generado por el generador de campo magnético, se genera una primera señal en el primer circuito y se genera una segunda señal en el segundo circuito, variando ambas primera y segunda señales en una manera substancialmente sinusoidal dependiendo de la posición y orientación relativas de los dos miembros movibles; medio para procesar el primer y segundo valores para determinar la posición y orientación relativas dependiendo de una relación entre los dos periodos de los devanados .
60. 60. Un detector de posición según la reivindicación 59 caracterizado porque el medio de combinación comprende el medio de suma y de diferencia para determinar la suma y la diferencia del primer y segundo valores.
61. 61. Un sistema digi tali zador X-Y que comprende: el primer y segundo miembros instalados para su movimiento relativo en la dirección X-Y; comprendiendo el primer miembro un primer generador de campo magnético para generar un campo magnético substancialmente en una primera dirección y un segundo generador de campo magnético para generar un campo magnético substancialmente en una segunda dirección diferente de la primera dirección; comprendiendo el segundo miembro dos conjuntos de devanados periódicos, comprendiendo cada conjunto el primer y segundo devanados periódicos, que se extienden a través de la trayectoria de medición y que se acoplan inductivamente al primer y segundo generadores de campo magnético, siendo diferente el periodo del primer devanado al periodo del segundo devanado, como resultado de lo cual, en respuesta a un campo magnético generado por cada uno de los generadores de campo magnético, se genera una primera señal en el primer circuito y se genera una segunda señal en el segundo circuito, variando ambas primera y segunda señales dependiendo de la posición y orientación relativas de los dos miembros movibles; medio para procesar la primera y segunda señales provenientes de cada uno de los generadores de campo magnético para proporcionar un primer valor que depende de la posición y orientación relativas y un segundo valor que depende de la posición y orientación relativas; y medio para combinar el primer y segundo valores para determinar la posición X-Y y para determinar la orientación relativa dependiendo de una relación entre los dos periodos de devanados .
62. 62. Circuitería de procesamiento para procesar señales obtenidas a partir de un detector de posición, comprendiendo la circuitería de procesamiento todas las características técnicas de la' circuitería de procesamiento utilizada en el detector de posición de cualquiera de las reivindicaciones 1 ar 61.
63. 63. Una computadora personal comprendiendo un detector de posición según cualquier reivindicación precedente caracterizado porque el segundo miembro comprende los conductoré's y los circuitos de recepción se ubican detrás de una pantalla de la computadora y en donde el primer miembro comprende un dispositivo apuntador para apuntar a posiciones en la pantalla, y en donde la posición relativa determinada del .Lápiz óptico y de la pantalla a partir de la detector de posición se utilizan para controlar la información de control que se despliega en la pantalla.
64. 64. Un detector de posición que comprende: el primer y segundo devanados extendiéndose cada uno a través de una trayectoria de medición; un dispositivo electromagnético que se adecúa para acoplarse magnéticamente a cada uno de los devanados, el dispositivo electromagnético y los devanados encontrándose movibles en relación uno con otro a través de la trayectoria a fin de que el acoplamiento magnético entre el dispositivo electromagnético y cada uno de los devanados varíe como una función del movimiento; instalándose el dispositivo electromagnético y los devanados a fin de que en respuesta a una señal de conducción de entrada aplicándose a uno de los devanados inducidos en el otro devanado una señal de salida varía como una función de su posición relativa; y medio de conducción para aplicar la señal de conducción de entrada al devanado; caracterizado en que cada devanado se extiende en una manera geométricamente variable teniendo una diferente dimensión característica a través de la trayectoria de medición, por lo que el acoplamiento magnético entre el dispositivo electromagnético y el primer devanado tiene una frecuencia espacial diferente del acoplamiento magnético entre el dispositivo electromagnético y el segundo devanado.
65. 65. Un método para detectar la posición y orientación relativas entre el primer y segundo miembros instalados para el movimiento relativo a través de una trayectoria de medición, comprendiendo el método los pasos de: proporcionar un generador de campo magnético para generar un campo magnético en el primer miembro; proporcionar el primer y segundo conductores que se acoplan inductivamente al generador de campo magnético o al segundo miembro, extendiéndose el primer conductor en una manera geométricamente variable teniendo una primera dimensión característica a través de la trayectoria de medición y extendiéndose el segundo conductor en una manera geométricamente variable teniendo una segunda diferente dimensión característica a través de la trayectoria de medición, como resultado de lo cual, en respuesta a un campo magnético generado por el generador de campo magnético, se genera una I primera señal en un primer circuito de recepción cuya primera señal varía dependiendo de la posición y orientación relativas del primer conductor y del generador de campo magnético y se genera una segunda señal diferente en un segundo circuito de recepción cuya segunda señal varía dependiendo de la posición y orientación relativas del segundo conductor y del generador de campo magnético; generar un campo magnético utilizando un generador de campo magnético; recibir la primera y segunda señales provenientes de los circuitos de recepción; y procesar la primera y segunda señales para determinar la posición y orientación relativas de los dos miembros movibles utilizando una relación entre la respectiva dimensión característica de la variación geométrica de los dos conductores . RESUMEN Se proporciona un detector de posición para de'tectar el movimiento relativo de miembros primero y segundo que se instalan para su movimiento relativo a lo largo de una trayectoria de medición. Uno de los miembros comprende un generador de campo magnético para generar un campo magnético y el otro miembro comprende conductores primero y segundo que se acoplan inductivamente al generador de campo magnético. La instalación de los conductores primero y segundo y del generador de campo magnético es tal que se generan señales de salida en circuitos receptores primero y segundo, cuya posición varía con el movimiento relativo entre los dos miembros. Además de portar información referente a la posición relativa entre los dos miembros, las señales inducidas en los circuitos de recepción comprenden también información que define la orientación relativa de los dos miembros movibles y mediante el procesamiento adecuado de las señales recibidas puede determinarse también la orientación relativa de los dos miembros. En una forma preferida de la invención, el sistema opera para definir la posición y orientación relativas de los dos miembros movibles en las direcciones primera y segunda a partir de las que puede determinarse la orientación relativa de los dos miembros en un plano que contiene las dos direcciones. Las señales inducidas en los circuitos de recepción pueden procesarse también para dar una indicación del espacio entre los dos circuitos y para proporcionar una indicación de la orientación relativa completa de los dos miembros.